JP2008198402A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2008198402A
JP2008198402A JP2007029873A JP2007029873A JP2008198402A JP 2008198402 A JP2008198402 A JP 2008198402A JP 2007029873 A JP2007029873 A JP 2007029873A JP 2007029873 A JP2007029873 A JP 2007029873A JP 2008198402 A JP2008198402 A JP 2008198402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel gas
fuel cell
fuel
gas supply
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007029873A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5125135B2 (en
Inventor
Tomoyoshi Kobayashi
朋能 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007029873A priority Critical patent/JP5125135B2/en
Publication of JP2008198402A publication Critical patent/JP2008198402A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5125135B2 publication Critical patent/JP5125135B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain performance degradation of a fuel cell due to carbon poisoning at a cathode side, through alleviation of unevenness of hydrogen density at an anode during operation stoppage in a fuel cell system. <P>SOLUTION: The system is provided with an air compressor 26, a fuel gas supply valve 42, a hydrogen pump 48 fitted to a fuel gas circulation flow channel 46, and a control part 68. The control part 68 is provided with a fuel cell operation stop means 70 which stops driving of the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 in receiving a signal indicating power generation stop command, and at the same time, closes the fuel gas supply valve 42, and a hydrogen pump control means 72. The hydrogen pump control means 72 controls the hydrogen pump 48 so that the latter 48 drive after a lapse of a given period of time after power generation stoppage of a fuel cell stack 18. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられた燃料ガス循環装置とを備える燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, an oxidizing gas supply channel that supplies the oxidizing gas to the fuel cell, and an oxidizing gas that is provided upstream of the oxidizing gas supply channel. A supply device, a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell, a fuel gas supply device provided upstream of the fuel gas supply channel, and a fuel gas supply flow for the fuel gas discharged from the fuel cell The present invention relates to a fuel cell system including a fuel gas circulation passage returning to a road and a fuel gas circulation device provided in the fuel gas circulation passage.

燃料電池スタックは、例えばアノード側電極、電解質膜およびカソード側電極から成る膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ）とセパレータとを１組の燃料電池セルとして、これを複数組積層することにより構成している。すなわち、各燃料電池セルは、高分子イオン交換膜から成る電解質膜の一方の面にアノード側電極を、他方の面にカソード側電極を、それぞれ配置して、さらに両側にセパレータを設けることにより構成している。そして、このような燃料電池セルを複数組積層し、さらに集電板、絶縁板およびエンドプレートで狭持することにより、高電圧を発生する燃料電池スタックを構成する。   The fuel cell stack is configured by stacking a plurality of sets of fuel cell units, for example, a membrane-electrode assembly (MEA) composed of an anode side electrode, an electrolyte membrane and a cathode side electrode and a separator. That is, each fuel cell is configured by arranging an anode side electrode on one side of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane, a cathode side electrode on the other side, and further providing separators on both sides. is doing. A plurality of such fuel battery cells are stacked and sandwiched between current collector plates, insulating plates, and end plates to constitute a fuel cell stack that generates a high voltage.

このような燃料電池では、アノード側電極に燃料ガス、例えば水素を含むガスを供給すると共に、カソード側電極に、酸化ガス、例えば空気を供給する。これにより、燃料ガスおよび酸化ガスが電気化学反応に供されて、起電力を発生し、カソード側電極では、水が生成される。   In such a fuel cell, a fuel gas, for example, a gas containing hydrogen is supplied to the anode side electrode, and an oxidizing gas, for example, air is supplied to the cathode side electrode. As a result, the fuel gas and the oxidizing gas are subjected to an electrochemical reaction to generate an electromotive force, and water is generated at the cathode side electrode.

従来から、特許文献１に記載されているように、空気と水素との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、燃料電池本体に水素を供給する水素供給流路と、水素供給流路の上流側に設けられた水素タンクと、燃料電池スタックから排出される水素を水素供給流路に戻す水素循環流路と、水素循環流路に設けられた水素循環ポンプとを備える燃料電池システムが考えられている。この燃料電池システムは、運転停止の際に、水素循環ポンプをオンした状態で、外部負荷を燃料電池本体から切り離し、コンプレッサから燃料電池本体への空気の供給を停止する。また、ダミー抵抗開閉器を閉じて、燃料電池本体とダミー抵抗とを接続する。次に、燃料電池本体の電圧が第１の所定電圧以下になった場合には、水素循環ポンプの回転数を増加し、水素不足を防止するとされている。また、電圧が高い状態で水素供給元弁を閉じて、水素タンクからの水素供給を停止するようにする。また、特許文献１には、残留水素をダミー抵抗に流れる負荷電流で消費するが、負荷電流が適切でないと水素不足を起こして、触媒を支持するカーボン材の腐食劣化反応を引き起こすと記載されている（特許文献１の段落[００３４]等参照。）   Conventionally, as described in Patent Document 1, a fuel cell main body that generates electric power by an electrochemical reaction between air and hydrogen, a hydrogen supply channel that supplies hydrogen to the fuel cell main unit, and an upstream of the hydrogen supply channel A fuel cell system comprising a hydrogen tank provided on the side, a hydrogen circulation passage for returning hydrogen discharged from the fuel cell stack to a hydrogen supply passage, and a hydrogen circulation pump provided in the hydrogen circulation passage is conceivable. ing. In the fuel cell system, when the operation is stopped, the external load is disconnected from the fuel cell main body with the hydrogen circulation pump turned on, and the supply of air from the compressor to the fuel cell main body is stopped. Further, the dummy resistance switch is closed to connect the fuel cell body and the dummy resistor. Next, when the voltage of the fuel cell main body becomes equal to or lower than the first predetermined voltage, the rotation speed of the hydrogen circulation pump is increased to prevent hydrogen shortage. Further, the hydrogen supply source valve is closed in a state where the voltage is high, and the hydrogen supply from the hydrogen tank is stopped. Patent Document 1 describes that residual hydrogen is consumed by a load current flowing through a dummy resistor, but if the load current is not appropriate, hydrogen shortage occurs, causing a corrosion deterioration reaction of the carbon material supporting the catalyst. (See paragraph [0034] of Patent Document 1)

また、非特許文献１では、燃料電池の起動時や停止処理時に、燃料電池内のアノード側の流路で水素と酸素とが偏在することにより、異常電位が生じて燃料電池が劣化する可能性があるとされている。   Further, in Non-Patent Document 1, hydrogen and oxygen are unevenly distributed in the anode-side flow path in the fuel cell at the time of start-up or stop processing of the fuel cell, so that an abnormal potential may be generated and the fuel cell may be deteriorated. It is said that there is.

特開２００５−２３５４２７号公報JP 2005-235427 A Ｃａｒｌ Ａ．Ｒｅｌｓｅｒ、外６名，「A Reverse−Current Decay Mechanism for Fuel Cells」、Electrochemical and Solid-State Letters、米国、The Electrochemical Society Inc、２００５年、８（６）、ｐ．Ａ２７３−Ａ２７６Carl A. Relser, 6 others, “A Reverse-Current Decay Mechanism for Fuel Cells”, Electrochemical and Solid-State Letters, USA, The Electrochemical Society Inc, 2005, 8 (6), p. A273-A276

上記の特許文献１に記載された燃料電池システム等、従来から知られている燃料電池システムの場合、発電運転を停止し、燃料電池本体から外部に電流が取り出されないようにした後に、燃料電池本体のアノード極において、部分的に水素濃度が高い部分と低い部分とが生じて、その部分同士の間での水素濃度差が大きくなる、すなわち、水素濃度の不均一が大きくなる可能性がある。   In the case of a conventionally known fuel cell system such as the fuel cell system described in Patent Document 1, the fuel cell is stopped after the power generation operation is stopped so that no current is taken out from the fuel cell body. In the anode of the main body, a part with a high hydrogen concentration and a part with a low hydrogen concentration are generated, and the hydrogen concentration difference between the parts may increase, that is, the hydrogen concentration may become uneven. .

ここで、図７は、発電運転停止時において、燃料電池本体を外部負荷から切り離した状態で、燃料電池本体を構成する燃料電池セルの内部の様子を模式的に示す図である。図７に示すように、燃料電池セルの内部には、金属触媒を担持した炭素担体が表面に形成された電解質膜１０が設けられ、電解質膜１０の両側にアノード１２とカソード１４とが存在する。そして、発電運転時には、アノード１２側からのプロトンＨ+とカソード１４側の酸素とが反応し、アノード１２の水素が消費されるが、アノード１２側の流路でも水素が届きやすい部分と届きにくい部分とがある。例えば、アノード１２側の流路の出口付近、中央部分等は水素が届きにくくなる可能性がある。そして、発電運転停止時に、コンプレッサから燃料電池本体への空気の供給と、水素タンクから燃料電池本体への水素ガスの供給とを停止すると、クロスリークによりアノード１２側の水素濃度の低い部分に酸素が入り込んで、アノード１２に水素と酸素とが偏在した状態となる。この場合、アノード１２の水素が存在する部分とこれに対応するカソード１４側とで、式（１）（２）に表される反応が生じる。
Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- ‐‐‐ （１）
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ- → ２Ｈ2Ｏ ‐‐‐ （２） Here, FIG. 7 is a diagram schematically showing an internal state of the fuel cell constituting the fuel cell main body in a state where the fuel cell main body is disconnected from the external load when the power generation operation is stopped. As shown in FIG. 7, an electrolyte membrane 10 having a carbon support carrying a metal catalyst formed on its surface is provided inside the fuel cell, and an anode 12 and a cathode 14 are present on both sides of the electrolyte membrane 10. . During the power generation operation, proton H + from the anode 12 side reacts with oxygen on the cathode 14 side, and hydrogen in the anode 12 is consumed. However, even in a flow path on the anode 12 side, it is difficult to reach a portion where hydrogen can easily reach. There is a part. For example, there is a possibility that hydrogen is difficult to reach in the vicinity of the outlet of the channel on the anode 12 side, the central portion, and the like. When the power supply operation is stopped, the supply of air from the compressor to the fuel cell main body and the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank to the fuel cell main body are stopped. Enters the anode 12, and hydrogen and oxygen are unevenly distributed. In this case, the reaction represented by the equations (1) and (2) occurs between the portion of the anode 12 where hydrogen is present and the corresponding cathode 14 side.
H 2 → 2H + + 2e − −−− (1)
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O −−− (2)

また、アノード１２側の酸素が存在する部分で、電子の移動およびプロトンＨ+の移動により、（３）式の反応が生じる。
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ- → ２Ｈ2Ｏ ‐‐‐ （３） Further, in the portion where oxygen exists on the anode 12 side, the reaction of the formula (3) occurs due to the movement of electrons and the movement of proton H + .
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O −−− (3)

また、カソード１４側で、アノード１２側の酸素が存在する部分に対応する領域において、プロトンＨ+の移動および電子の移動により、（４）式の反応が生じ、電解質膜１０のカソード１４側で触媒を支持する炭素担体が劣化する、炭素被毒が生じる。また、この場合には、燃料電池本体で異常電位が生じる。
Ｃ＋２Ｈ2Ｏ→ ＣＯ2＋４Ｈ+＋４ｅ- ‐‐‐ （４） Further, in the region corresponding to the portion where oxygen exists on the anode 14 side on the cathode 14 side, the reaction of the formula (4) occurs due to the movement of proton H + and the movement of electrons, and on the cathode 14 side of the electrolyte membrane 10. Carbon poisoning occurs in which the carbon support supporting the catalyst deteriorates. In this case, an abnormal potential is generated in the fuel cell body.
C + 2H 2 O → CO 2 + 4H + + 4e − −−− (4)

すなわち、発電運転停止時に、アノード１２において、水素濃度の不均一が大きくなることにより、燃料電池本体で異常電位が生じて、カソード１４側で炭素被毒が生じる可能性がある。この炭素被毒は、燃料電池の性能が早期に低下する原因となる。   That is, when the power generation operation is stopped, the non-uniformity of the hydrogen concentration in the anode 12 increases, so that an abnormal potential is generated in the fuel cell main body, and carbon poisoning may occur on the cathode 14 side. This carbon poisoning causes the performance of the fuel cell to deteriorate early.

また、非特許文献１に記載された燃料電池の場合、運転停止時のアノードでの水素濃度の不均一を緩和して、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を抑える手段を開示するものではない。   In addition, in the case of the fuel cell described in Non-Patent Document 1, a means for alleviating the non-uniformity of the hydrogen concentration at the anode when the operation is stopped and suppressing the performance deterioration of the fuel cell due to the carbon poisoning on the cathode side is disclosed. It is not a thing.

本発明の目的は、燃料電池システムにおいて、運転停止時のアノードでの水素濃度の不均一を緩和して、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を安価に抑えることである。   An object of the present invention is to alleviate nonuniformity of hydrogen concentration at the anode when the operation is stopped in a fuel cell system, and to suppress a decrease in the performance of the fuel cell due to carbon poisoning on the cathode side at low cost.

本発明の第１の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。   A fuel cell system according to a first aspect of the present invention includes a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, an oxidizing gas supply channel that supplies the oxidizing gas to the fuel cell, and an oxidizing gas supply flow An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the path, a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell, a fuel gas supply device provided on the upstream side of the fuel gas supply channel, and a fuel cell A fuel gas circulation passage that returns the discharged fuel gas to the fuel gas supply passage, and a fuel gas circulation device that is provided in the fuel gas circulation passage and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation passage to the fuel gas supply passage. And a fuel cell operation stop means for stopping the driving of the oxidizing gas supply device and the fuel gas circulation device and stopping the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell, and a fuel gas circulation device control means, The fuel gas circulation device control means controls the fuel gas circulation device so that the fuel gas circulation device is driven after a lapse of a predetermined time after stopping the power generation operation of the fuel cell. is there.

また、本発明の第２の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。   A fuel cell system according to a second aspect of the present invention includes a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, an oxidizing gas supply channel that supplies the oxidizing gas to the fuel cell, and an oxidizing gas. An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the supply channel, a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell, a fuel gas supply device provided on the upstream side of the fuel gas supply channel, and a fuel A fuel gas circulation channel that returns the fuel gas discharged from the battery to the fuel gas supply channel, and a fuel gas that is provided in the fuel gas circulation channel and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation channel to the fuel gas supply channel A fuel cell that stops the circulation device, the voltage acquisition unit that measures the voltage of the fuel cell, the oxidant gas supply device and the fuel gas circulation device, and stops the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell. An operation stop means and a fuel gas circulation device control means; the fuel gas circulation device control means rises after the fuel cell voltage drops below a first predetermined voltage after stopping the power generation operation of the fuel cell. Thus, the fuel gas circulation device is controlled so that the fuel gas circulation device is driven.

また、好ましくは、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する。   Preferably, the fuel gas circulation device control means has a second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage after the fuel cell voltage drops below the first predetermined voltage after stopping the power generation operation of the fuel cell. The fuel gas circulation device is controlled so that the fuel gas circulation device is driven by rising to the right.

また、本発明の第３の発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システムである。   In addition, a fuel cell system according to a third aspect of the present invention includes a fuel cell that generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas, an oxidizing gas supply channel that supplies the oxidizing gas to the fuel cell, and an oxidizing gas. An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the supply channel, a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell, a fuel gas supply device provided on the upstream side of the fuel gas supply channel, and a fuel A fuel gas circulation channel that returns the fuel gas discharged from the battery to the fuel gas supply channel, and a fuel gas that is provided in the fuel gas circulation channel and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation channel to the fuel gas supply channel A fuel cell that stops the circulation device, the voltage acquisition unit that measures the voltage of the fuel cell, the oxidant gas supply device and the fuel gas circulation device, and stops the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell. An operation stop means and a fuel gas circulation device control means, the fuel gas circulation device control means, after stopping the power generation operation of the fuel cell, the voltage of the fuel cell or the time change rate of the voltage is less than a first predetermined value Then, the fuel gas circulation device is controlled so that the fuel gas circulation device is driven when the voltage change rate with time rises to a second predetermined value or more.

また、上記の各燃料電池システムにおいて、好ましくは、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後において、燃料ガス循環装置の駆動開始後、予め設定した所定時間を経過すること、または燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が所定値以下になることにより、燃料ガス循環装置の駆動を停止するように、燃料ガス循環装置を制御する。   In each of the fuel cell systems described above, preferably, the fuel gas circulation device control means passes a predetermined time after the start of driving of the fuel gas circulation device after stopping the power generation operation of the fuel cell, or When the voltage of the fuel cell or the time change rate of the voltage becomes a predetermined value or less, the fuel gas circulation device is controlled so as to stop the driving of the fuel gas circulation device.

本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように燃料ガス循環装置を制御する（第１の発明の場合）か、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する（第２の発明の場合）か、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御する（第３の発明の場合）。このため、燃料ガス循環装置の駆動により、燃料電池のアノードの水素濃度の不均一を緩和して、異常電位を抑えることができる。この結果、発電運転停止後において、カソード側の炭素被毒による燃料電池の性能低下を安価に抑えることができる。   According to the fuel cell system of the present invention, the fuel gas circulation device control means controls the fuel gas circulation device so that the fuel gas circulation device is driven after the elapse of a predetermined time after the power generation operation of the fuel cell is stopped (first operation). 1), or after stopping the power generation operation of the fuel cell, the fuel gas circulation device is controlled so that the fuel gas circulation device is driven by raising the voltage of the fuel cell after falling below a predetermined voltage. (In the case of the second invention) Or, after the power generation operation of the fuel cell is stopped, the voltage of the fuel cell or the time change rate of the voltage becomes equal to or lower than the first predetermined value, and then the time change rate of the voltage becomes the second predetermined value. The fuel gas circulation device is controlled such that the fuel gas circulation device is driven by increasing the value (in the case of the third invention). For this reason, the driving of the fuel gas circulation device can alleviate the non-uniformity of the hydrogen concentration at the anode of the fuel cell and suppress the abnormal potential. As a result, after the power generation operation is stopped, the performance deterioration of the fuel cell due to the carbon poisoning on the cathode side can be suppressed at a low cost.

［第１の発明の実施の形態］
以下において、図面を用いて本発明に係る第１の実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、第１の実施の形態を示している。図１に示すように、燃料電池システム１６は、例えば、燃料電池車に搭載して使用するもので、燃料電池スタック１８を有する。この燃料電池スタック１８は、複数の燃料電池セルを積層すると共に、燃料電池スタック１８の積層方向両端部に、集電板と、エンドプレートとを設けている。そして、複数の燃料電池セルと集電板とエンドプレートとをタイロッド、ナット等で締め付けている。なお、集電板とエンドプレートとの間に絶縁板を設けることもできる。 [First Embodiment]
In the following, a first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 16 is used by being mounted on a fuel cell vehicle, for example, and has a fuel cell stack 18. The fuel cell stack 18 has a plurality of fuel cells stacked, and a current collector plate and an end plate are provided at both ends of the fuel cell stack 18 in the stacking direction. Then, the plurality of fuel cells, the current collector plate, and the end plate are fastened with tie rods, nuts, and the like. An insulating plate can also be provided between the current collector plate and the end plate.

各燃料電池セルの詳細図は省略するが、例えば、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とにより狭持して成る膜−アセンブリと、その両側のセパレータとを備えたものとする。また、アノード側電極（以下、単に「アノード」という。）には燃料ガスである水素ガスを供給可能とし、カソード側電極（以下、単に「カソード」という。）には酸化ガスである空気を供給可能としている。そして、アノードで触媒反応により発生した水素イオン、すなわちプロトンＨ+を、電解質膜を介してカソードまで移動させ、カソードで酸素と電気化学反応を起こさせることにより、水を生成する。また、アノードからカソードへ外部回路を通じて電子を移動させることにより起電力を発生する。すなわち、図１に示す、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタック１８は、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する。 Although a detailed view of each fuel cell is omitted, it is assumed that, for example, a membrane assembly in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode side electrode and a cathode side electrode and separators on both sides thereof are provided. Further, hydrogen gas that is a fuel gas can be supplied to the anode side electrode (hereinafter simply referred to as “anode”), and air that is an oxidizing gas is supplied to the cathode side electrode (hereinafter simply referred to as “cathode”). It is possible. Then, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode, that is, proton H + are moved to the cathode through the electrolyte membrane, and water is generated by causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. Also, an electromotive force is generated by moving electrons from the anode to the cathode through an external circuit. That is, the fuel cell stack 18 in which a plurality of fuel cells are stacked as shown in FIG. 1 generates power by an electrochemical reaction between the oxidizing gas and the fuel gas.

また、燃料電池スタック１８の内部で、セパレータの一部またはセパレータの近くに、図１で略示する内部冷却水流路２０を設けている。この内部冷却水流路２０に冷媒である冷却水を流すことにより、燃料電池スタック１８の発電に伴う発熱により温度が上昇しても、その温度が過度に上昇しないようにしている。   Further, an internal cooling water flow path 20 schematically shown in FIG. 1 is provided in the fuel cell stack 18 near a part of the separator or near the separator. By flowing cooling water as a coolant through the internal cooling water flow path 20, even if the temperature rises due to heat generated by power generation of the fuel cell stack 18, the temperature is prevented from rising excessively.

また、酸化ガスである空気を燃料電池スタック１８に供給するために、酸化ガス供給流路２２を設けている。また、燃料電池スタック１８から電気化学反応に供された後の空気である空気オフガスを排出するために、酸化ガス系排出流路２４を設けている。酸化ガス供給流路２２の上流部に、酸化ガス供給装置であるエアコンプレッサ２６を設けている。そして、エアコンプレッサ２６により加圧された空気が、加湿器２８で加湿された後、燃料電池スタック１８のカソード側の酸化ガス流路に供給されるようにしている。また、空気を加湿器２８に通過させてから燃料電池スタック１８に供給する本経路３０とは別に、本経路３０と並行にバイパス経路３２を設けている。バイパス経路３２を通過する空気は、加湿器２８を通過せずに、燃料電池スタック１８に供給される。バイパス経路３２の途中に加湿器バイパス弁３４を設けている。   In addition, an oxidizing gas supply channel 22 is provided to supply air, which is an oxidizing gas, to the fuel cell stack 18. Further, in order to discharge air off-gas which is air after being subjected to an electrochemical reaction from the fuel cell stack 18, an oxidizing gas discharge channel 24 is provided. An air compressor 26 as an oxidizing gas supply device is provided upstream of the oxidizing gas supply flow path 22. The air pressurized by the air compressor 26 is humidified by the humidifier 28 and then supplied to the oxidizing gas flow path on the cathode side of the fuel cell stack 18. In addition, a bypass path 32 is provided in parallel with the main path 30 separately from the main path 30 that supplies air to the fuel cell stack 18 after passing the air through the humidifier 28. The air passing through the bypass path 32 is supplied to the fuel cell stack 18 without passing through the humidifier 28. A humidifier bypass valve 34 is provided in the middle of the bypass path 32.

燃料電池スタック１８に供給され、各燃料電池セルで電気化学反応に供された後の空気オフガスは、燃料電池スタック１８から酸化ガス系排出流路２４を通じて排出された後、加湿器２８を通過してから圧力制御弁３６を介して大気に放出される。圧力制御弁３６は、燃料電池スタック１８に送られる空気の供給圧力が、燃料電池スタック１８の運転状態に応じた適切な圧力値になるように制御される。また、加湿器２８は、燃料電池スタック１８から排出された後の空気オフガスから得た水分を、燃料電池スタック１８に供給される前の空気に与えて、加湿する役目を果たす。   The air off-gas supplied to the fuel cell stack 18 and subjected to an electrochemical reaction in each fuel cell is exhausted from the fuel cell stack 18 through the oxidizing gas system discharge flow path 24 and then passes through the humidifier 28. And then released into the atmosphere via the pressure control valve 36. The pressure control valve 36 is controlled so that the supply pressure of the air sent to the fuel cell stack 18 becomes an appropriate pressure value according to the operating state of the fuel cell stack 18. The humidifier 28 serves to humidify the moisture obtained from the air off-gas discharged from the fuel cell stack 18 to the air before being supplied to the fuel cell stack 18.

また、燃料ガスである水素ガスを燃料電池スタック１８に供給するために燃料ガス供給流路３８を設けている。また、燃料電池スタック１８から電気化学反応に供された後の水素ガスである水素オフガスを排出するために、燃料ガス系排出流路４０を設けている。水素オフガスには、未反応の水素も含まれる。また、燃料ガス供給流路３８の上流部に、燃料ガス供給装置である、高圧水素タンク等の図示しない水素ガス供給装置を設けている。そして、水素ガス供給装置から電磁弁である燃料ガス供給弁４２を介して燃料電池スタック１８に水素ガスが供給されるようにしている。   Further, a fuel gas supply channel 38 is provided to supply hydrogen gas, which is a fuel gas, to the fuel cell stack 18. In addition, a fuel gas system discharge flow path 40 is provided in order to discharge hydrogen off-gas which is hydrogen gas after being subjected to an electrochemical reaction from the fuel cell stack 18. The hydrogen off gas includes unreacted hydrogen. A hydrogen gas supply device (not shown) such as a high-pressure hydrogen tank, which is a fuel gas supply device, is provided upstream of the fuel gas supply flow path 38. Then, hydrogen gas is supplied from the hydrogen gas supply device to the fuel cell stack 18 via the fuel gas supply valve 42 which is an electromagnetic valve.

燃料電池スタック１８のアノード側の燃料ガス流路に供給され、電気化学反応に供された後の水素オフガスは、燃料電池スタック１８から燃料ガス系排出流路４０を通じて排出される。燃料ガス系排出流路４０には気液分離器４４を介して燃料ガス循環流路４６を接続している。燃料ガス循環流路４６は、燃料電池スタック１８から排出された、未反応の水素ガスを含む水素オフガスを、燃料ガス供給流路３８に戻すために設けている。また、燃料ガス循環流路４６に燃料ガス循環装置である、水素ポンプ４８を設けている。水素ポンプ４８は、水素オフガスを、燃料ガス循環流路４６を通じて燃料ガス供給流路３８に戻し、水素ガス供給装置から送られる新たな水素ガスと合流させてから、再び燃料電池スタック１８に供給する。水素ポンプ４８は、二次電池５０に接続され、二次電池５０から電力を供給されて駆動する。水素ポンプ４８は、回転数を調節可能としている。   The hydrogen off-gas that has been supplied to the fuel gas flow path on the anode side of the fuel cell stack 18 and subjected to the electrochemical reaction is discharged from the fuel cell stack 18 through the fuel gas system discharge flow path 40. A fuel gas circulation passage 46 is connected to the fuel gas system discharge passage 40 via a gas-liquid separator 44. The fuel gas circulation channel 46 is provided to return the hydrogen off-gas containing unreacted hydrogen gas discharged from the fuel cell stack 18 to the fuel gas supply channel 38. Further, a hydrogen pump 48 as a fuel gas circulation device is provided in the fuel gas circulation flow path 46. The hydrogen pump 48 returns the hydrogen off gas to the fuel gas supply flow path 38 through the fuel gas circulation flow path 46, merges it with new hydrogen gas sent from the hydrogen gas supply device, and then supplies the hydrogen off gas to the fuel cell stack 18 again. . The hydrogen pump 48 is connected to the secondary battery 50 and is driven by being supplied with electric power from the secondary battery 50. The hydrogen pump 48 can adjust the rotation speed.

また、燃料電池スタック１８から排出された水素オフガスは、気液分離器４４で、水分を除去されてから、燃料ガス循環流路４６に送られる。気液分離器４４に排気排水流路５２を接続しており、排気排水流路５２の途中に排気排水弁であり、電磁弁であるパージ弁５４を設けている。排気排水流路５２の下流側に送られたガスおよび水分は、酸化ガス系排出流路２４を通じて送られる空気オフガスと図示しない希釈器で合流させ、水素濃度を十分に低下させてから外部に排出させるようにしている。なお、燃料ガス系排出流路４０または燃料ガス循環流路４６の途中の気液分離器４４から外れた部分等、排気排水流路５２とは別の部分に、電磁弁である排気弁を設けることもできる。   Further, the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell stack 18 is sent to the fuel gas circulation passage 46 after moisture is removed by the gas-liquid separator 44. An exhaust / drain channel 52 is connected to the gas / liquid separator 44, and a purge valve 54, which is an exhaust / drain valve and is an electromagnetic valve, is provided in the middle of the exhaust / drain channel 52. The gas and moisture sent to the downstream side of the exhaust drainage channel 52 are combined with the air off-gas sent through the oxidizing gas system discharge channel 24 by a diluter (not shown), and the hydrogen concentration is sufficiently reduced before being discharged to the outside. I try to let them. In addition, an exhaust valve that is an electromagnetic valve is provided in a portion different from the exhaust drainage flow path 52, such as a part that is removed from the gas-liquid separator 44 in the middle of the fuel gas discharge path 40 or the fuel gas circulation path 46. You can also

また、二次電池５０はニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。ただし、二次電池５０としては、ニッケルカドミウム電池等、すべての充電可能な電池を使用できる。また、二次電池５０に燃料電池スタック１８が接続されており、燃料電池スタック１８で発電した電力の少なくとも一部を二次電池５０で充電できるようにしている。   The secondary battery 50 is a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. However, as the secondary battery 50, any rechargeable battery such as a nickel cadmium battery can be used. Further, the fuel cell stack 18 is connected to the secondary battery 50 so that at least a part of the electric power generated by the fuel cell stack 18 can be charged by the secondary battery 50.

また、燃料電池スタック１８を冷却するための冷媒である冷却水は、冷却水経路５６を流れて、燃料電池スタック１８に送られる。冷却水は、燃料電池スタック１８内の内部冷却水流路２０を流れた後、再び冷却水経路５６に送られる。このように冷却水を冷却水経路５６に循環させるために、吐出流量を変化させることができる冷却水ポンプ５８を設けている。また、図１では、冷却水を冷却するためのラジエータ６０、冷却水中の金属イオンを除去するためのイオン交換樹脂６２、冷却水をラジエータに通過させずに流すためのバイパス経路６４および三方弁６６を、それぞれ設けている。   Further, the cooling water, which is a refrigerant for cooling the fuel cell stack 18, flows through the cooling water path 56 and is sent to the fuel cell stack 18. The cooling water flows through the internal cooling water flow path 20 in the fuel cell stack 18 and then is sent to the cooling water path 56 again. In order to circulate the cooling water through the cooling water path 56 in this way, a cooling water pump 58 that can change the discharge flow rate is provided. In FIG. 1, a radiator 60 for cooling the cooling water, an ion exchange resin 62 for removing metal ions in the cooling water, a bypass path 64 and a three-way valve 66 for allowing the cooling water to flow without passing through the radiator. Are provided.

また、エアコンプレッサ２６と水素ポンプ４８と燃料ガス供給弁４２とは、制御部（ＥＣＵ）６８に接続している。制御部６８は、エアコンプレッサ２６と水素ポンプ４８とに駆動を制御する制御信号を出力するとともに、燃料ガス供給弁４２の開閉を制御するための制御信号を出力する。また、制御部６８は、燃料電池運転停止手段７０と、燃料ガス循環装置制御手段である水素ポンプ制御手段７２とを有する。   The air compressor 26, the hydrogen pump 48, and the fuel gas supply valve 42 are connected to a control unit (ECU) 68. The control unit 68 outputs a control signal for controlling driving to the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 and also outputs a control signal for controlling the opening and closing of the fuel gas supply valve 42. The control unit 68 includes a fuel cell operation stopping unit 70 and a hydrogen pump control unit 72 which is a fuel gas circulation device control unit.

また、制御部６８には、燃料電池システム１６のイグニッションスイッチとして機能する図示しない起動スイッチが接続されており、起動スイッチからオン状態に対応する発電開始信号を受け取ることを条件に、発電開始処理が実行され、オフ状態に対応する発電停止信号を受け取ることを条件に、発電運転停止処理が実行される。   The control unit 68 is connected to a start switch (not shown) that functions as an ignition switch of the fuel cell system 16, and the power generation start process is performed on condition that a power generation start signal corresponding to the ON state is received from the start switch. The power generation operation stop process is executed on condition that the power generation stop signal corresponding to the off state is received.

また、燃料電池運転停止手段７０は、起動スイッチのオフに対応する燃料電池スタック１８の発電運転停止指令を受け取ることを条件に、エアコンプレッサ２６の回転駆動を停止させて（オフさせて）、エアコンプレッサ２６から燃料電池スタック１８への空気の加圧供給を停止させるとともに、燃料ガス供給弁４２を閉じて、水素ガス供給装置から燃料電池スタック１８への水素ガスの供給を停止させる機能を有する。また、燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を受け取ることを条件に、水素ポンプ４８の回転駆動を停止させて（オフさせて）、水素ポンプ４８による燃料ガス循環流路４６から燃料ガス供給流路３８への水素ガスの還流を停止させる機能を有する。   Further, the fuel cell operation stop means 70 stops the rotational drive of the air compressor 26 (turns it off) on the condition that the power generation operation stop command of the fuel cell stack 18 corresponding to the start switch being turned off is received. A function of stopping the pressurized supply of air from the compressor 26 to the fuel cell stack 18 and closing the fuel gas supply valve 42 to stop the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas supply device to the fuel cell stack 18 is provided. Further, the fuel cell operation stop means 70 stops the rotational drive of the hydrogen pump 48 on the condition that the power generation operation stop command is received and turns off the fuel gas from the fuel gas circulation passage 46 by the hydrogen pump 48. It has a function of stopping the reflux of hydrogen gas to the supply flow path 38.

また、水素ポンプ制御手段７２は、発電運転停止から所定時間Ｔａ１経過後に水素ポンプ４８が所定時間Ｔｘ１だけ予め設定した所定回転数で回転駆動するように、水素ポンプ４８を制御する。さらに、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止から所定時間Ｔａｉ（ｉ＝２，３・・・）経過後に、水素ポンプ４８が所定時間Ｔｘｉ（ｉ＝２，３・・・）だけ予め設定した所定回転数で回転駆動するように、水素ポンプ４８を制御する機能を有する。そして、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転駆動がＮ回繰り返されると、回転を停止した状態のまま維持し、発電運転停止処理を終了する。   Further, the hydrogen pump control means 72 controls the hydrogen pump 48 so that the hydrogen pump 48 is rotationally driven at a predetermined rotation speed set in advance for a predetermined time Tx1 after a lapse of a predetermined time Ta1 from the stop of the power generation operation. Further, the hydrogen pump control means 72 is configured so that the hydrogen pump 48 is operated only for a predetermined time Txi (i = 2, 3...) After a predetermined time Tai (i = 2, 3...) Has elapsed since the rotation of the hydrogen pump 48 is stopped. It has a function of controlling the hydrogen pump 48 so as to be rotationally driven at a predetermined rotational speed set in advance. Then, when the rotation drive of the hydrogen pump 48 is repeated N times, the hydrogen pump control means 72 maintains the rotation stopped state and ends the power generation operation stop process.

ここで、所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉおよび回数Ｎは、予め設定しておき、制御部６８のメモリに記憶させておく。所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉは、以下の条件を満たすように求める。図２は、燃料電池スタック１８（図１）の電圧と、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率、すなわち、変化速度と、燃料ガス供給弁４２（図１）の開閉状態と、水素ポンプ４８の駆動状態、すなわち、オンオフ状態とのそれぞれの時間経過を示すタイムチャートである。燃料電池運転停止手段７０が、起動スイッチのオフに対応して運転停止指令を表す信号を受け取り、燃料ガス供給弁４２が閉じられ、水素ポンプ４８の駆動が停止されると、アノードの残留水素とカソードの酸素との反応により、水素が消費されて、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に低下する。そして、燃料電池スタック１８の電圧が一端０近くまで低下した後、再び上昇する。この理由は、上記の図７に示した燃料電池本体の燃料電池セルの模式図を用いて説明したように、燃料電池本体に対応する燃料電池スタック１８を外部負荷から切り離した状態で、アノード１２で水素濃度の不均一が生じて、クロスリークにより、アノード１２に水素と酸素とが偏在することにより、アノード１２の酸素が存在する部分に対応して異常電位が生じることによる。   Here, the predetermined times Ta1, Tai, Tx1, Txi and the number N are set in advance and stored in the memory of the control unit 68. The predetermined times Ta1, Tai, Tx1, and Txi are obtained so as to satisfy the following conditions. 2 shows the voltage of the fuel cell stack 18 (FIG. 1), the rate of change of the voltage of the fuel cell stack 18 over time, that is, the rate of change, the open / close state of the fuel gas supply valve 42 (FIG. 1), and the hydrogen pump 48. It is a time chart which shows each time passage of the drive state of, ie, an on-off state. When the fuel cell operation stop means 70 receives a signal indicating an operation stop command in response to turning off of the start switch, the fuel gas supply valve 42 is closed, and the drive of the hydrogen pump 48 is stopped, the residual hydrogen of the anode Due to the reaction with the oxygen at the cathode, hydrogen is consumed and the voltage of the fuel cell stack 18 gradually decreases. Then, after the voltage of the fuel cell stack 18 drops to near zero, it rises again. The reason for this is that, as described with reference to the schematic diagram of the fuel cell of the fuel cell main body shown in FIG. 7, the anode 12 in a state where the fuel cell stack 18 corresponding to the fuel cell main body is disconnected from the external load. This is because the hydrogen concentration becomes uneven and hydrogen and oxygen are unevenly distributed in the anode 12 due to cross leak, and an abnormal potential is generated corresponding to the portion of the anode 12 where oxygen exists.

また、図２に示すように、運転停止、すなわち起動停止から、燃料電池スタック１８（図１）の電圧が所定電圧Ｖａ（図２）以上に上昇するまでの時間Ｔａ１を求めるとともに、燃料電池スタック１８が所定電圧Ｖａ以上になった時点から、水素ポンプ４８の駆動を再開することにより燃料電池スタック１８の電圧がＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下になるまでの時間Ｔｘ１を求める。すなわち、水素ポンプ４８（図１）を駆動すると、アノード側の水素濃度の不均一が緩和されて、異常電位が小さく抑えられる。したがって、水素ポンプ４８の駆動により、図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧はＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下に低下する。水素ポンプ４８は、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖｂになった時点で駆動を停止する。時間Ｔｘ１は、このように電圧がＶａに達した時点からＶｂに低下するまでの時間であり、一方、時間Ｔａ１は運転停止から水素ポンプ４８の駆動を開始するまでの時間である。   Further, as shown in FIG. 2, the time Ta1 from when the operation is stopped, that is, when the start is stopped until the voltage of the fuel cell stack 18 (FIG. 1) rises to a predetermined voltage Va (FIG. 2) or more is obtained. The time Tx1 until the voltage of the fuel cell stack 18 becomes equal to or lower than the predetermined voltage Vb lower than Va is obtained by restarting the driving of the hydrogen pump 48 from the time when 18 becomes equal to or higher than the predetermined voltage Va. That is, when the hydrogen pump 48 (FIG. 1) is driven, the uneven hydrogen concentration on the anode side is alleviated and the abnormal potential is suppressed to a small level. Therefore, the driving of the hydrogen pump 48 causes the voltage of the fuel cell stack 18 to fall below a predetermined voltage Vb lower than Va as shown in FIG. The hydrogen pump 48 stops driving when the voltage of the fuel cell stack 18 reaches a predetermined voltage Vb. The time Tx1 is the time from when the voltage reaches Va until it decreases to Vb, while the time Ta1 is the time from the stop of operation to the start of driving of the hydrogen pump 48.

また、水素ポンプ４８の駆動を停止してから、燃料電池スタック１８の電圧がアノード側の水素濃度の不均一により、再度所定電圧Ｖａ以上になるまでの時間Ｔａ２（図２）と、所定電圧Ｖａ以上になった時点から、水素ポンプ４８の駆動を再開することにより燃料電池スタック１８の電圧がＶａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下に低下するまでの時間Ｔｘ２（図２）とを求める。以後、これを繰り返すことにより、水素ポンプ４８の駆動停止から駆動再開までの時間Ｔａｉ（ｉ＝２，３・・・）と、駆動時間Ｔｘｉ（ｉ＝２，３・・・）とを求め、さらに、水素ポンプ４８の駆動を再開しなくても燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上にならなくなるまでの水素ポンプ４８の駆動繰り返し回数を、Ｎ（回）として求める。図２の例の場合は、Ｎ＝３、すなわち、水素ポンプ４８の駆動を３回繰り返し、駆動を停止した後、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ未満に維持されるようになっている。このような所定時間Ｔａ１、Ｔａｉ、Ｔｘ１、Ｔｘｉおよび回数Ｎは、実験またはシミュレーションから予め求めて、制御部６８（図１）のメモリに記憶させておく。   Also, the time Ta2 (FIG. 2) until the voltage of the fuel cell stack 18 becomes equal to or higher than the predetermined voltage Va due to the non-uniformity of the hydrogen concentration on the anode side after the driving of the hydrogen pump 48 is stopped, and the predetermined voltage Va From this point of time, the time Tx2 (FIG. 2) until the voltage of the fuel cell stack 18 drops below the predetermined voltage Vb lower than Va by resuming the driving of the hydrogen pump 48 is obtained. Thereafter, by repeating this, a time Tai (i = 2, 3...) And a drive time Txi (i = 2, 3...) From the stop of driving of the hydrogen pump 48 to the restart of driving are obtained. Furthermore, the number of times the hydrogen pump 48 is driven repeatedly until the voltage of the fuel cell stack 18 does not become equal to or higher than the predetermined voltage Va without restarting the driving of the hydrogen pump 48 is obtained as N (times). In the case of the example of FIG. 2, N = 3, that is, the driving of the hydrogen pump 48 is repeated three times, and after the driving is stopped, the voltage of the fuel cell stack 18 is maintained below the predetermined voltage Va. . Such predetermined times Ta1, Tai, Tx1, Txi and the number N are obtained in advance from experiments or simulations and stored in the memory of the control unit 68 (FIG. 1).

また、制御部６８は、起動スイッチからの信号等に対応して、エアコンプレッサ２６の駆動状態、加湿器バイパス弁３４、圧力制御弁３６、パージ弁５４等の制御を行う。   The control unit 68 controls the driving state of the air compressor 26, the humidifier bypass valve 34, the pressure control valve 36, the purge valve 54, and the like in response to a signal from the start switch.

次に、図３に示すフローチャートを用いて、起動スイッチのオフに対応する発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタック１８（図１）の発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システム１６の制御方法を説明する。まず、図３のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８（図１）の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２のそれぞれを制御する。また、この場合、制御部６８は、パージ弁５４も閉弁するように制御する。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に０付近まで低下する。なお、パージ弁５４は発電運転停止時に開弁するようにしてもよい。   Next, using the flowchart shown in FIG. 3, the fuel cell system 16 until the power generation operation stop process of the fuel cell stack 18 (FIG. 1) ends after receiving the power generation operation stop command corresponding to turning off the start switch. The control method will be described. First, when the start switch is stopped (turned off) in step S1 of FIG. 3, the fuel cell operation stop means 70 of the control unit 68 (FIG. 1) receives the signal indicating the power generation operation stop command to generate power. Each of the air compressor 26, the hydrogen pump 48, and the fuel gas supply valve 42 is stopped so that the operation of the operation stop is executed to stop the driving of the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 and the fuel gas supply valve 42 is closed. To control. In this case, the control unit 68 also controls the purge valve 54 to close. As a result, the voltage of the fuel cell stack 18 gradually decreases to near zero. The purge valve 54 may be opened when the power generation operation is stopped.

次に、図３のステップＳ２で、制御部６８（図１）の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、図３のステップＳ３で、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、発電運転停止時点であるｔ0（図２）から予め設定した所定時間Ｔａ１を経過したか否かを判定する。そして、所定時間Ｔａ１を経過したと判定された場合には、図３のステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１（図２）だけ回転駆動する（オンする）。水素ポンプ４８の回転駆動を開始する時点では、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上となっている。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降し、水素ポンプ４８の回転駆動を停止した所定時間Ｔｘ１経過時点で、所定電圧Ｖａよりも低い所定電圧Ｖｂに低下し、さらに図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧は徐々に０付近まで低下する。 Next, in step S2 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 of the control unit 68 (FIG. 1) substitutes 1 for n and i, respectively. Next, in step S3 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 (FIG. 1) determines whether or not a predetermined time Ta1 has passed since t 0 (FIG. 2), which is the power generation operation stop time. If it is determined that the predetermined time Ta1 has elapsed, in step S4 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 (FIG. 1) rotates the hydrogen pump 48 for a predetermined time Tx1 (FIG. 2) set in advance. Drive (turn on). At the time when the rotational drive of the hydrogen pump 48 starts, the voltage of the fuel cell stack 18 is equal to or higher than the predetermined voltage Va. As a result, the voltage of the fuel cell stack 18 slightly increases and then decreases, and when the predetermined time Tx1 when the rotation driving of the hydrogen pump 48 is stopped, the voltage decreases to the predetermined voltage Vb lower than the predetermined voltage Va. As shown, the voltage of the fuel cell stack 18 gradually decreases to near zero.

そして、図３のステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いで図３のステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、水素ポンプ４８の回転停止から所定時間ＴａｉであるＴａ２（図２）を経過したか否かを判定し、回転停止から所定時間Ｔａ２を経過したと判定された場合には、図３のステップＳ７で再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そして図３のステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、図３のステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８までのルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。図２に示す例の場合には、Ｎが３であり、発電運転停止後に水素ポンプ４８の回転駆動を３回繰り返した後、発電運転停止処理を終了する。これにより、発電運転停止処理終了後の放置時間中に燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖａ以上になることを防止できる。   In step S5 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 (FIG. 1) substitutes n + 1 and i + 1 for n and i, respectively, and n and i become 2, respectively. Next, in step S6 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 (FIG. 1) determines whether or not Ta2 (FIG. 2), which is a predetermined time Tai, has elapsed since the rotation of the hydrogen pump 48 is stopped. If it is determined that the time Ta2 has elapsed, the hydrogen pump 48 is again driven to rotate by Tx2, which is the predetermined time Txi, in step S7 of FIG. Then, in step S8 of FIG. 3, the hydrogen pump control means 72 determines whether or not n is a predetermined number of times N or more set in advance, and when it is N or more, the rotation driving of the hydrogen pump 48 is stopped. The power generation operation stop process is terminated. On the other hand, if n is less than the predetermined number N, the process returns to step S5 in FIG. 3 and the routine from step S5 to step S8 is repeated until the rotation of the hydrogen pump 48 is rotated to N or more. repeat. In the case of the example shown in FIG. 2, N is 3, and after the power generation operation is stopped, the rotation driving of the hydrogen pump 48 is repeated three times, and then the power generation operation stop process is terminated. Thereby, it is possible to prevent the voltage of the fuel cell stack 18 from exceeding the predetermined voltage Va during the leaving time after the end of the power generation operation stop process.

このような本実施の形態によれば、水素ポンプ制御手段７２（図１）は、燃料電池スタック１８の発電運転停止処理後の所定時間Ｔａ１（図２）経過後に、水素ポンプ４８が駆動するように水素ポンプ４８を制御するので、水素ポンプ４８の駆動により、燃料電池スタック１８（図１）のアノードの水素濃度の不均一を緩和して、異常電位を抑えることができる。この結果、発電運転停止後において、カソード側の炭素被毒による燃料電池スタック１８の性能低下を安価に抑えることができる。   According to the present embodiment as described above, the hydrogen pump control means 72 (FIG. 1) causes the hydrogen pump 48 to be driven after a predetermined time Ta1 (FIG. 2) has elapsed since the power generation operation stop processing of the fuel cell stack 18. Since the hydrogen pump 48 is controlled, the hydrogen pump 48 can be driven to alleviate the uneven hydrogen concentration of the anode of the fuel cell stack 18 (FIG. 1) and suppress the abnormal potential. As a result, after the power generation operation is stopped, the performance deterioration of the fuel cell stack 18 due to the cathode-side carbon poisoning can be suppressed at a low cost.

また、通常、発電運転停止時に異常電位が生じる部分はある程度限られる。例えば、残留水素が届きにくいアノード側の流路の出口付近、中央付近等に対応する部分で異常電位は生じやすい。このため、本実施の形態のように発電停止処理時に水素ポンプ４８を駆動することにより、残留水素を届きにくい部分にも送りやすくでき、燃料電池システム１６の長寿命化を図れる。また、本実施の形態によれば、発電停止処理時に、水素ガス供給装置から燃料電池スタック１８への水素供給を停止した状態で、水素ポンプ４８を駆動することにより、燃料電池スタック１８内の残留水素を消費できるとともに、クロスリークによりカソードからアノードに窒素が流入するため、最終的には不活性ガスで燃料電池スタック１８のアノード側の流路を掃気したことと同様の効果を得られる。また、水素ポンプ４８は二次電池５０から電力が供給されることにより駆動するので、本実施の形態のように、水素ポンプ４８の駆動回数および駆動時間を制限することで、消費電力を少なくでき、二次電池５０の耐久性を有効に確保できる。   Further, usually, the portion where an abnormal potential is generated when the power generation operation is stopped is limited to some extent. For example, an abnormal potential is likely to occur in a portion corresponding to the vicinity of the outlet of the anode-side flow path, the vicinity of the center, or the like where residual hydrogen is difficult to reach. For this reason, by driving the hydrogen pump 48 during the power generation stop process as in the present embodiment, it is possible to easily send residual hydrogen to a portion where it is difficult to reach, and the life of the fuel cell system 16 can be extended. Further, according to the present embodiment, during the power generation stop process, the hydrogen pump 48 is driven in a state in which the hydrogen supply from the hydrogen gas supply device to the fuel cell stack 18 is stopped, thereby remaining in the fuel cell stack 18. Since hydrogen can be consumed and nitrogen flows from the cathode to the anode due to cross leak, the same effect as that of scavenging the flow path on the anode side of the fuel cell stack 18 with the inert gas can be finally obtained. Further, since the hydrogen pump 48 is driven by power supplied from the secondary battery 50, the power consumption can be reduced by limiting the number of times and the driving time of the hydrogen pump 48 as in the present embodiment. The durability of the secondary battery 50 can be effectively secured.

なお、燃料電池スタック１８の温度を検出する温度センサを設けるとともに、検出温度または検出温度の時間変化率が所定値以上であることを条件に水素ポンプ４８を駆動させることにより、水素ポンプ４８の無駄な駆動を抑えるようにすることもできる。   A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel cell stack 18 is provided, and the hydrogen pump 48 is wasted by driving the hydrogen pump 48 on condition that the detected temperature or the time change rate of the detected temperature is a predetermined value or more. It is also possible to suppress unnecessary driving.

なお、上記の図３に示したフローチャートでは、発電停止処理時の水素ポンプ４８の駆動回数であるＮが２以上の場合を示しているが、駆動回数Ｎが１である、すなわち１回の水素ポンプ４８の駆動で、その後の燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧以上に達しないようにすることもできる。また、水素ポンプ４８の駆動停止から駆動開始までの時間であるＴａ１、Ｔａｉはそれぞれ少なくとも一部同士で同じとすることも互いに異ならせることもできる。また、水素ポンプ４８の１回毎の駆動時間であるＴｘ１、Ｔｘｉも、それぞれ少なくとも一部同士で同じとすることも互いに異ならせることもできる。例えば、水素ポンプ４８の駆動繰り返し回数のそれぞれの状況に応じて、１回毎の駆動時間であるＴｘ１、Ｔｘｉを異ならせることもできる。   In the flowchart shown in FIG. 3 above, the case where N, which is the number of times of driving of the hydrogen pump 48 during the power generation stop process, is 2 or more, but the number of times of driving N is 1, that is, one time of hydrogen It is possible to prevent the subsequent voltage of the fuel cell stack 18 from reaching a predetermined voltage or higher by driving the pump 48. In addition, Ta1 and Tai, which are the time from the stop of driving of the hydrogen pump 48 to the start of driving, can be the same or different from each other at least partially. In addition, Tx1 and Txi, which are driving times for each time of the hydrogen pump 48, may be the same or different from each other at least partially. For example, Tx1 and Txi, which are driving times for each time, can be made different depending on the situation of the number of driving repetitions of the hydrogen pump 48.

［第２の発明の実施の形態］
図４は、本発明に係る第２の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合には、上記の第１の実施の形態と異なり、発電運転停止処理の実行時に、水素ポンプ４８の回転駆動を開始する時点を判定するために、予め設定した所定時間Ｔａ１、Ｔａｉを用いるのではなく、燃料電池スタック１８の電圧の測定値を用いている。このために、本実施の形態の場合には、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧取得部である電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。 [Second Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment according to the present invention. The basic configuration itself of the fuel cell system is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, equivalent parts will be described below with the reference numerals in FIG. In the case of the present embodiment, unlike the first embodiment described above, a predetermined time Ta1 set in advance to determine when to start the rotational drive of the hydrogen pump 48 when the power generation operation stop process is executed. , The measured value of the voltage of the fuel cell stack 18 is used instead of using Tai. Therefore, in the case of the present embodiment, a voltage sensor (not shown) that is a voltage acquisition unit for measuring the voltage of the fuel cell stack 18 is provided, and a detection signal from the voltage sensor is supplied to the control unit 68. Is entered.

そして、図４のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２をそれぞれ制御する。   Then, when the start switch is stopped (turned off) in step S1 of FIG. 4, the fuel cell operation stop means 70 of the control unit 68 receives the signal indicating the power generation operation stop command, thereby performing the power generation operation stop processing. The air compressor 26, the hydrogen pump 48, and the fuel gas supply valve 42 are each controlled so that the driving of the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 is stopped and the fuel gas supply valve 42 is closed.

次に、図４のステップＳ２で、制御部６８の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、ステップＳ３で、水素ポンプ制御手段７２は、燃料電池スタック１８の電圧が第１の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖｂ（図２参照）以下に低下した後、所定電圧Ｖｂよりも高い第２の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１（図２参照）だけ回転駆動する（オンする）。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降し、水素ポンプ４８の回転駆動を停止した時点で、所定電圧Ｖａよりも低い所定電圧Ｖｂ以下となる。   Next, in step S2 of FIG. 4, the hydrogen pump control means 72 of the control unit 68 substitutes 1 for n and i, respectively. Next, in step S3, the hydrogen pump control unit 72 reduces the voltage of the fuel cell stack 18 below a predetermined voltage Vb (see FIG. 2) corresponding to the first predetermined voltage, and then increases the voltage higher than the predetermined voltage Vb. It is determined whether or not the voltage has risen above a predetermined voltage Va (see FIG. 2) corresponding to a predetermined voltage of 2. If it is determined that the voltage has risen above the predetermined voltage Va, in step S4, the hydrogen pump control means 72 rotates (turns on) the hydrogen pump 48 for a predetermined time Tx1 (see FIG. 2) set in advance. ). As a result, the voltage of the fuel cell stack 18 slightly increases and then decreases, and when the rotation drive of the hydrogen pump 48 is stopped, the voltage becomes equal to or lower than the predetermined voltage Vb lower than the predetermined voltage Va.

次いで、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いでステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止後、燃料電池スタック１８の電圧が再度第２の所定電圧に対応する、Ｖａ以上に上昇したか否かを判定し、Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ７で、再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そしてステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８のルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。   Next, in step S5, the hydrogen pump control means 72 substitutes n + 1 and i + 1 for n and i, respectively, and n and i become 2, respectively. Next, in step S6, after the hydrogen pump 48 stops rotating, the hydrogen pump control means 72 determines whether or not the voltage of the fuel cell stack 18 has again increased to Va or higher, which corresponds to the second predetermined voltage, and Va If it is determined that the pressure has risen above, in step S7, the hydrogen pump 48 is again rotated by Tx2, which is a predetermined time Txi. In step S8, the hydrogen pump control means 72 determines whether n is a predetermined number of times N or more set in advance, and if it is N or more, the rotation drive of the hydrogen pump 48 is kept stopped, The power generation operation stop process is terminated. On the other hand, when n is less than the predetermined number N, the process returns to step S5, the routine from step S5 to step S8 is repeated, and the rotation driving of the hydrogen pump 48 is repeated until n becomes N or more. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 described above, and thus redundant description and illustration are omitted.

［第３の発明の実施の形態］
図５は、本発明に係る第３の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、本実施の形態の場合も、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合も、上記の図４に示した第２の実施の形態と同様に、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。特に、本実施の形態の場合には、上記の図４に示した第２の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８を回転駆動する毎の、水素ポンプ４８を回転駆動する時間Ｔｘ１，Ｔｘｉ（図２参照）を予め設定するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動後、燃料電池スタック１８の電圧が第２の所定電圧に対応する、Ｖｂ（図２参照）以下に低下したことを条件に水素ポンプ４８の回転駆動を停止するようにしている。 [Third Embodiment]
FIG. 5 is a flowchart corresponding to FIG. 3 showing a third embodiment according to the present invention. Also in the case of the present embodiment, the basic configuration of the fuel cell system itself is the same as that of the first embodiment shown in FIG. To explain. Also in the case of the present embodiment, a voltage sensor (not shown) for measuring the voltage of the fuel cell stack 18 is provided as in the second embodiment shown in FIG. The detection signal is input to the control unit 68. In particular, in the case of the present embodiment, in the second embodiment shown in FIG. 4 described above, the time for which the hydrogen pump 48 is rotationally driven every time the hydrogen pump 48 is rotationally driven when the power generation operation stop process is executed. Rather than presetting Tx1 and Txi (see FIG. 2), the voltage of the fuel cell stack 18 dropped below Vb (see FIG. 2) corresponding to the second predetermined voltage after the hydrogen pump 48 was driven to rotate. Under this condition, the rotation drive of the hydrogen pump 48 is stopped.

すなわち、図５のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２を、それぞれ制御する。   That is, when the start switch is stopped (turned off) in step S1 of FIG. 5, the fuel cell operation stop means 70 of the control unit 68 receives the signal indicating the power generation operation stop command, thereby performing the power generation operation stop processing. As a result, the air compressor 26, the hydrogen pump 48, and the fuel gas supply valve 42 are controlled so that the driving of the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 is stopped and the fuel gas supply valve 42 is closed.

次に、図５のステップＳ２で、制御部の水素ポンプ制御手段７２は、ｎに１を代入する。次いで、水素ポンプ制御手段７２は、ステップＳ３で、燃料電池スタック１８の電圧が第１の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖｂ（図２参照）以下に低下した後、所定電圧Ｖｂよりも高い第２の所定電圧に対応する、所定電圧Ｖａ以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転駆動を開始する。これにより、燃料電池スタック１８の電圧は少し上昇した後、下降する。そして、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧Ｖｂ以下に低下したか否かを判定し、所定電圧Ｖｂ以下となった場合にステップＳ６で水素ポンプ４８の回転駆動を停止する。   Next, in step S2 of FIG. 5, the hydrogen pump control means 72 of the control unit substitutes 1 for n. Next, in step S3, the hydrogen pump control means 72 lowers the voltage of the fuel cell stack 18 below a predetermined voltage Vb (see FIG. 2) corresponding to the first predetermined voltage, and then increases the voltage higher than the predetermined voltage Vb. It is determined whether or not the voltage has risen above the predetermined voltage Va corresponding to the predetermined voltage of 2. If it is determined that the voltage has risen to the predetermined voltage Va or higher, the hydrogen pump control means 72 starts to rotate the hydrogen pump 48 in step S4. As a result, the voltage of the fuel cell stack 18 slightly increases and then decreases. Then, in step S5, the hydrogen pump control means 72 determines whether or not the voltage of the fuel cell stack 18 has dropped to a predetermined voltage Vb or less. Stop rotation drive.

次いで、ステップＳ７において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ８に移行し、水素ポンプ制御手段７２は、ｎにｎ＋１を代入し、ステップＳ９において、水素ポンプ４８の回転停止後に燃料電池スタック１８の電圧が再度所定電圧Ｖａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。そして、所定電圧Ｖａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４からステップＳ９のルーチンを、ステップＳ７でｎがＮ以上と判定されるまで繰り返す。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態または図４に示した第２の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。   Next, in step S7, the hydrogen pump control means 72 determines whether n is equal to or greater than a predetermined number N set in advance, and if it is equal to or greater than N, the rotation drive of the hydrogen pump 48 is kept stopped. Then, the power generation operation stop process is terminated. On the other hand, if n is less than the predetermined number N, the process proceeds to step S8, where the hydrogen pump control means 72 substitutes n + 1 for n, and after the rotation of the hydrogen pump 48 is stopped in step S9, the fuel cell. It is determined whether or not the voltage of the stack 18 has risen to the predetermined voltage Va (see FIG. 2) or more again. If it is determined that the voltage has risen to the predetermined voltage Va or higher, the process returns to step S4, and the routine from step S4 to step S9 is repeated until n is determined to be N or higher in step S7. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 3 or the second embodiment shown in FIG.

［第４の発明の実施の形態］
図６は、本発明に係る第４の実施の形態を示す、上記の図３に対応するフローチャートである。なお、本実施の形態の場合も、燃料電池システムの基本構成自体は、上記の図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、以下、同等部分には図１の符号を付して説明する。本実施の形態の場合も、上記の図４に示した第２の実施の形態および図５に示した第３の実施の形態と同様に、燃料電池スタック１８の電圧を測定するための電圧センサ（図示せず）を設けて、電圧センサからの検出信号を制御部６８に入力している。特に、本実施の形態の場合には、上記の図４に示した第２の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８の回転駆動を開始するか否かを判定するために、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率、すなわち電圧の変化速度を測定し、電圧の時間変化率が所定値以上か否かを判定している。 [Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a flowchart corresponding to FIG. 3 showing the fourth embodiment according to the present invention. Also in the case of the present embodiment, the basic configuration of the fuel cell system itself is the same as that of the first embodiment shown in FIG. To explain. In the case of the present embodiment as well, as in the second embodiment shown in FIG. 4 and the third embodiment shown in FIG. 5, a voltage sensor for measuring the voltage of the fuel cell stack 18. (Not shown) is provided to input a detection signal from the voltage sensor to the control unit 68. In particular, in the case of the present embodiment, in the second embodiment shown in FIG. 4 above, in order to determine whether or not to start the rotation drive of the hydrogen pump 48 when the power generation operation stop process is executed, The time change rate of the voltage of the fuel cell stack 18, that is, the voltage change rate is measured, and it is determined whether or not the time change rate of the voltage is a predetermined value or more.

すなわち、図６のステップＳ１で、起動スイッチが停止される（オフになる）と、制御部６８の燃料電池運転停止手段７０は、発電運転停止指令を表す信号を受け取ることにより発電運転停止処理が実行されて、エアコンプレッサ２６および水素ポンプ４８の駆動が停止されるとともに、燃料ガス供給弁４２が閉弁するように、エアコンプレッサ２６、水素ポンプ４８、燃料ガス供給弁４２を、それぞれ制御する。   That is, when the start switch is stopped (turned off) in step S1 of FIG. 6, the fuel cell operation stop means 70 of the control unit 68 receives the signal indicating the power generation operation stop command, thereby performing the power generation operation stop processing. As a result, the air compressor 26, the hydrogen pump 48, and the fuel gas supply valve 42 are controlled so that the driving of the air compressor 26 and the hydrogen pump 48 is stopped and the fuel gas supply valve 42 is closed.

次に、図６のステップＳ２で、制御部６８の水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉにそれぞれ１を代入する。次いで、水素ポンプ制御手段７２は、ステップＳ３で、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値に対応する、所定電圧Ｖｂまたは所定変化率ｄＶｂ（図２参照）以下に低下した後、電圧の時間変化率が所定変化率ｄＶｂよりも高い第２の所定値に対応する、所定変化率ｄＶａ（図２参照）以上に上昇したか否かを判定する。すなわち、上記の図２に示すように、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率は、発電運転停止時以降に徐々に低下した後、徐々に上昇し、一定値で推移した後、燃料電池スタック１８の電圧が上昇を開始する前に上昇し、下降を開始する前に下降する。   Next, in step S2 of FIG. 6, the hydrogen pump control means 72 of the control unit 68 substitutes 1 for n and i, respectively. Next, in step S3, the hydrogen pump control means 72 reduces the voltage of the fuel cell stack 18 or the time change rate of the voltage to a predetermined voltage Vb or a predetermined change rate dVb (see FIG. 2) corresponding to the first predetermined value. After the decrease, it is determined whether or not the voltage temporal change rate has risen to a predetermined change rate dVa (see FIG. 2) or more corresponding to a second predetermined value higher than the predetermined change rate dVb. That is, as shown in FIG. 2 described above, the time change rate of the voltage of the fuel cell stack 18 gradually decreases after the power generation operation is stopped, then gradually increases, and after changing to a constant value, the fuel cell stack 18 The voltage of 18 rises before starting to rise and falls before starting to fall.

このことから、ステップＳ３において、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率の測定値が所定変化率ｄＶａ以上に上昇したと判定された場合に、ステップＳ４で、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８を予め設定した所定時間Ｔｘ１だけ回転駆動する（オンする）。これにより、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率は少し上昇した後、下降し、所定変化率ｄＶａよりも小さくなる。   From this, when it is determined in step S3 that the measured value of the time change rate of the voltage of the fuel cell stack 18 has risen above the predetermined change rate dVa, in step S4, the hydrogen pump control means 72 48 is rotated (turned on) for a predetermined time Tx1 set in advance. As a result, the time change rate of the voltage of the fuel cell stack 18 slightly increases and then decreases, and becomes smaller than the predetermined change rate dVa.

そして、ステップＳ５において、水素ポンプ制御手段７２は、ｎ、ｉに、ｎ＋１とｉ＋１とをそれぞれ代入し、ｎ、ｉはそれぞれ２となる。次いでステップＳ６において、水素ポンプ制御手段７２は、水素ポンプ４８の回転停止後、燃料電池スタック１８の電圧の時間変化率が再度所定変化率ｄＶａ以上に上昇したか否かを判定し、ｄＶａ以上に上昇したと判定された場合には、ステップＳ７で、再び水素ポンプ４８を所定時間ＴｘｉであるＴｘ２だけ回転駆動する。そしてステップＳ８で、水素ポンプ制御手段７２は、ｎが予め設定した所定回数Ｎ以上であるか否かを判定し、Ｎ以上である場合には、水素ポンプ４８の回転駆動を停止したままとし、発電運転停止処理を終了する。これに対して、ｎが所定回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５からステップＳ８のルーチンを繰り返し、水素ポンプ４８の回転駆動をｎがＮ以上になるまで繰り返す。   In step S5, the hydrogen pump control means 72 substitutes n + 1 and i + 1 for n and i, respectively, and n and i become 2. Next, in step S6, after the hydrogen pump 48 stops rotating, the hydrogen pump control means 72 determines whether or not the time change rate of the voltage of the fuel cell stack 18 has risen again to a predetermined change rate dVa or more, and becomes dVa or more. If it is determined that the pressure has risen, in step S7, the hydrogen pump 48 is rotated again by Tx2, which is a predetermined time Txi. In step S8, the hydrogen pump control means 72 determines whether n is a predetermined number of times N or more set in advance, and if it is N or more, the rotation drive of the hydrogen pump 48 is kept stopped, The power generation operation stop process is terminated. On the other hand, when n is less than the predetermined number N, the process returns to step S5, the routine from step S5 to step S8 is repeated, and the rotation driving of the hydrogen pump 48 is repeated until n becomes N or more.

このように本実施の形態の場合には、水素ポンプ制御手段７２は、発電運転停止後、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値に対応する、所定電圧Ｖｂまたは所定変化率ｄＶｂ以下に低下した後、所定変化率ｄＶｂよりも高い第２の所定値に対応する、所定変化率ｄＶａ以上に上昇することにより、水素ポンプ４８が駆動するように、水素ポンプ４８を制御する。このため、上記の図４、図５に示した第２の実施の形態、第３の実施の形態のように、発電運転停止後の水素ポンプ４８の駆動開始を燃料電池スタック１８の電圧が所定電圧以上に上昇することを条件とする場合に比べて、水素ポンプ４８の駆動開始をより有効に判定できる。その他の構成および作用は、上記の図１から図３に示した第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明および図示を省略する。   As described above, in the case of the present embodiment, the hydrogen pump control means 72, after stopping the power generation operation, the voltage of the fuel cell stack 18 or the time change rate of the voltage corresponds to the first predetermined value Vb or After decreasing to a predetermined change rate dVb or lower, the hydrogen pump 48 is driven so that the hydrogen pump 48 is driven by increasing to a predetermined change rate dVa or higher corresponding to a second predetermined value higher than the predetermined change rate dVb. Control. Therefore, as in the second and third embodiments shown in FIGS. 4 and 5 above, the start of driving of the hydrogen pump 48 after the stop of the power generation operation is performed when the voltage of the fuel cell stack 18 is predetermined. Compared with the case where the voltage rises above the voltage, the start of driving the hydrogen pump 48 can be determined more effectively. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 described above, and thus redundant description and illustration are omitted.

なお、図示は省略するが、その他の実施の形態として、上記の図６に示した第４の実施の形態において、発電運転停止処理実行時に水素ポンプ４８（図１）を回転駆動する毎の、水素ポンプ４８を回転駆動する時間Ｔｘ１、Ｔｘｉを予め設定するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動後、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が、Ｖｂ、ｄＶｂ等の所定値以下に低下したことを条件に水素ポンプ４８の回転駆動を停止するようにすることもできる。   Although not shown in the drawings, as another embodiment, every time the hydrogen pump 48 (FIG. 1) is rotationally driven in the fourth embodiment shown in FIG. The time Tx1 and Txi for rotationally driving the hydrogen pump 48 are not set in advance, but after the hydrogen pump 48 is rotationally driven, the voltage of the fuel cell stack 18 or the time change rate of the voltage is below a predetermined value such as Vb and dVb. The rotation drive of the hydrogen pump 48 can also be stopped on the condition that it has decreased.

また、上記の各実施の形態において、水素ポンプ４８（図１）の駆動回数が予め設定したＮ回に達した時点で発電運転停止処理を終了するのではなく、水素ポンプ４８の回転駆動停止後、予め設定した所定時間内等において、燃料電池スタック１８の電圧または電圧の時間変化率が所定値以上に上昇しないことを条件に、発電運転停止処理を終了することもできる。また、上記の図４から図６に示した第２の実施の形態から第４の実施の形態において、発電運転停止後の燃料電池スタック１８の電圧を連続的に監視する以外に、燃料電池スタック１８の電圧を一定時間置きや、ある特定のパターンで間欠監視を行うようにすることもできる。   Further, in each of the above embodiments, the power generation operation stop process is not terminated when the number of times of driving of the hydrogen pump 48 (FIG. 1) reaches a preset N times, but after the rotation of the hydrogen pump 48 is stopped. The power generation operation stop process can also be terminated on condition that the voltage of the fuel cell stack 18 or the time change rate of the voltage does not rise above a predetermined value within a predetermined time set in advance. Further, in the second to fourth embodiments shown in FIGS. 4 to 6 described above, the fuel cell stack can be used in addition to continuously monitoring the voltage of the fuel cell stack 18 after stopping the power generation operation. It is also possible to perform the intermittent monitoring with the voltage of 18 for a certain period of time or in a specific pattern.

第１の発明の実施の形態の燃料電池システムの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the fuel cell system of embodiment of 1st invention. 同じく燃料電池システムの発電運転停止処理を行う場合に、燃料電池スタックの電圧、燃料電池スタックの電圧の時間変化率、燃料ガス供給弁の開閉状態、水素ポンプの駆動状態の時間経過をそれぞれ示すタイムチャートである。Similarly, when the power generation operation stop processing of the fuel cell system is performed, the time indicating the elapsed time of the voltage of the fuel cell stack, the time change rate of the voltage of the fuel cell stack, the open / close state of the fuel gas supply valve, and the driving state of the hydrogen pump It is a chart. 同じく発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。Similarly, after receiving the power generation operation stop command, it is a flowchart showing a control method of the fuel cell system until the power generation operation stop processing of the fuel cell stack is terminated. 第２の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。In the fuel cell system of the embodiment of the second invention, after receiving the power generation operation stop command, it is a flowchart showing a control method of the fuel cell system until the power generation operation stop processing of the fuel cell stack is completed. 第３の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。In the fuel cell system according to the embodiment of the third invention, after receiving the power generation operation stop command, it is a flowchart showing a control method of the fuel cell system until the power generation operation stop processing of the fuel cell stack is finished. 第４の発明の実施の形態の燃料電池システムにおいて、発電運転停止指令を受けた後、燃料電池スタックの発電運転停止処理を終了するまでの燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。In the fuel cell system according to the fourth embodiment of the present invention, after receiving the power generation operation stop command, it is a flowchart showing a control method of the fuel cell system until the power generation operation stop processing of the fuel cell stack is completed. 従来構成の燃料電池システムの１例において、発電運転停止時における燃料電池本体の燃料電池セル内部の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode inside the fuel cell of the fuel cell main body at the time of an electric power generation operation stop in an example of the fuel cell system of a conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電解質膜、１２ アノード、１４ カソード、１６ 燃料電池システム、１８ 燃料電池スタック、２０ 内部冷却水流路、２２ 酸化ガス供給流路、２４ 酸化ガス系排出流路、２６ エアコンプレッサ、２８ 加湿器、３０ 本経路、３２ バイパス経路、３４ 加湿器バイパス弁、３６ 圧力制御弁、３８ 燃料ガス供給流路、４０ 燃料ガス系排出流路、４２ 燃料ガス供給弁、４４ 気液分離器、４６ 燃料ガス循環流路、４８ 水素ポンプ、５０ 二次電池、５２ 排気排水流路、５４ パージ弁、５６ 冷却水経路、５８ 冷却水ポンプ、６０ ラジエータ、６２ イオン交換樹脂、６４ バイパス経路、６６ 三方弁、６８ 制御部（ＥＣＵ）、７０ 燃料電池運転停止手段、７２ 水素ポンプ制御手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolyte membrane, 12 Anode, 14 Cathode, 16 Fuel cell system, 18 Fuel cell stack, 20 Internal cooling water flow path, 22 Oxidation gas supply flow path, 24 Oxidation gas system discharge flow path, 26 Air compressor, 28 Humidifier, 30 Main path, 32 Bypass path, 34 Humidifier bypass valve, 36 Pressure control valve, 38 Fuel gas supply flow path, 40 Fuel gas system discharge flow path, 42 Fuel gas supply valve, 44 Gas-liquid separator, 46 Fuel gas circulation flow Road, 48 Hydrogen pump, 50 Secondary battery, 52 Exhaust drainage flow path, 54 Purge valve, 56 Cooling water path, 58 Cooling water pump, 60 Radiator, 62 Ion exchange resin, 64 Bypass path, 66 Three-way valve, 68 Controller (ECU), 70 Fuel cell operation stop means, 72 Hydrogen pump control means.

Claims (5)

酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後の所定時間経過後に、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas;
An oxidizing gas supply channel for supplying an oxidizing gas to the fuel cell;
An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the oxidizing gas supply flow path;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas supply device provided upstream of the fuel gas supply flow path;
A fuel gas circulation passage for returning the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas supply passage;
A fuel gas circulation device that is provided in the fuel gas circulation channel and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation channel to the fuel gas supply channel;
A fuel cell operation stopping means for stopping the driving of the oxidizing gas supply device and the fuel gas circulation device and stopping the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell;
Fuel gas circulation device control means,
The fuel gas circulation device control means controls the fuel gas circulation device so that the fuel gas circulation device is driven after a lapse of a predetermined time after stopping the power generation operation of the fuel cell. 酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas;
An oxidizing gas supply channel for supplying an oxidizing gas to the fuel cell;
An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the oxidizing gas supply flow path;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas supply device provided upstream of the fuel gas supply flow path;
A fuel gas circulation passage for returning the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas supply passage;
A fuel gas circulation device that is provided in the fuel gas circulation channel and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation channel to the fuel gas supply channel;
A voltage acquisition unit for measuring the voltage of the fuel cell;
A fuel cell operation stopping means for stopping the driving of the oxidizing gas supply device and the fuel gas circulation device and stopping the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell;
Fuel gas circulation device control means,
The fuel gas circulation device control means is configured to drive the fuel gas circulation device by driving the fuel cell after the power generation operation of the fuel cell is stopped and then rising after the voltage of the fuel cell falls below the first predetermined voltage. The fuel cell system characterized by controlling. 請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧が第１の所定電圧以下に下降した後に第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御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 2, wherein
The fuel gas circulation device control means, after stopping the power generation operation of the fuel cell, increases the voltage of the fuel cell below a first predetermined voltage and then rises above a second predetermined voltage higher than the first predetermined voltage. A fuel cell system, wherein the fuel gas circulation device is controlled so that the fuel gas circulation device is driven. 酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
燃料電池に酸化ガスを供給する酸化ガス供給流路と、
酸化ガス供給流路の上流側に設けられた酸化ガス供給装置と、
燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、
燃料ガス供給流路の上流側に設けられた燃料ガス供給装置と、
燃料電池から排出される燃料ガスを燃料ガス供給流路に戻す燃料ガス循環流路と、
燃料ガス循環流路に設けられ、燃料ガス循環流路から燃料ガス供給流路へ燃料ガスを還流させる燃料ガス循環装置と、
燃料電池の電圧を測定する電圧取得部と、
酸化ガス供給装置および燃料ガス循環装置の駆動を停止させるとともに、燃料ガス供給装置から燃料電池への燃料ガスの供給を停止させる燃料電池運転停止手段と、
燃料ガス循環装置制御手段と、を備え、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後、燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が第１の所定値以下となった後に、電圧の時間変化率が第２の所定値以上に上昇することにより、燃料ガス循環装置が駆動するように、燃料ガス循環装置を制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidizing gas and a fuel gas;
An oxidizing gas supply channel for supplying an oxidizing gas to the fuel cell;
An oxidizing gas supply device provided on the upstream side of the oxidizing gas supply flow path;
A fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A fuel gas supply device provided upstream of the fuel gas supply flow path;
A fuel gas circulation passage for returning the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel gas supply passage;
A fuel gas circulation device that is provided in the fuel gas circulation channel and recirculates the fuel gas from the fuel gas circulation channel to the fuel gas supply channel;
A voltage acquisition unit for measuring the voltage of the fuel cell;
A fuel cell operation stopping means for stopping the driving of the oxidizing gas supply device and the fuel gas circulation device and stopping the supply of the fuel gas from the fuel gas supply device to the fuel cell;
Fuel gas circulation device control means,
The fuel gas circulation device control means, after stopping the power generation operation of the fuel cell, after the fuel cell voltage or the voltage temporal change rate becomes equal to or lower than the first predetermined value, the voltage temporal change rate is equal to or higher than the second predetermined value. The fuel cell system controls the fuel gas circulation device so that the fuel gas circulation device is driven when the fuel gas circulation device is raised. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料ガス循環装置制御手段は、燃料電池の発電運転停止後において、燃料ガス循環装置の駆動開始後、予め設定した所定時間を経過すること、または燃料電池の電圧または電圧の時間変化率が所定値以下になることにより、燃料ガス循環装置の駆動を停止するように、燃料ガス循環装置を制御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, wherein
The fuel gas circulation device control means is configured such that after the fuel cell power generation operation is stopped, a predetermined time elapses after the start of driving of the fuel gas circulation device, or the voltage of the fuel cell or the time change rate of the voltage is a predetermined value. A fuel cell system that controls the fuel gas circulation device to stop driving the fuel gas circulation device by:
JP2007029873A 2007-02-09 2007-02-09 Fuel cell system Expired - Fee Related JP5125135B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007029873A JP5125135B2 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007029873A JP5125135B2 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008198402A true JP2008198402A (en) 2008-08-28
JP5125135B2 JP5125135B2 (en) 2013-01-23

Family

ID=39757155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007029873A Expired - Fee Related JP5125135B2 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5125135B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011060647A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Toyota Motor Corp Fuel-cell system and stopping method thereof
JP2011086474A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 Toyota Motor Corp Fuel cell system and method for stopping the same
JP2012022876A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Toyota Motor Corp Fuel cell system and method for controlling the same
JP2013092314A (en) * 2011-10-26 2013-05-16 Chofu Seisakusho Co Ltd Water heater
JP2014044797A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2014165176A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Astrium Gmbh Redox device
US11056716B2 (en) 2017-11-02 2021-07-06 Taiyo Yuden Co., Ltd. All solid battery
CN115084572A (en) * 2021-03-02 2022-09-20 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079490A (en) * 2002-08-09 2004-03-11 Equos Research Co Ltd Fuel cell apparatus
JP2004172030A (en) * 2002-11-22 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006120383A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 Equos Research Co Ltd Fuel cell system and fuel gas supplying method
JP2006147550A (en) * 2004-10-19 2006-06-08 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell system, and its stopping, retaining and starting method, and stopping, retaining and starting program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079490A (en) * 2002-08-09 2004-03-11 Equos Research Co Ltd Fuel cell apparatus
JP2004172030A (en) * 2002-11-22 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006147550A (en) * 2004-10-19 2006-06-08 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell system, and its stopping, retaining and starting method, and stopping, retaining and starting program
JP2006120383A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 Equos Research Co Ltd Fuel cell system and fuel gas supplying method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011060647A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Toyota Motor Corp Fuel-cell system and stopping method thereof
JP2011086474A (en) * 2009-10-15 2011-04-28 Toyota Motor Corp Fuel cell system and method for stopping the same
JP2012022876A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Toyota Motor Corp Fuel cell system and method for controlling the same
JP2013092314A (en) * 2011-10-26 2013-05-16 Chofu Seisakusho Co Ltd Water heater
JP2014044797A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2014165176A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Astrium Gmbh Redox device
US9979040B2 (en) 2013-02-27 2018-05-22 Airbus Ds Gmbh Redox device
US11056716B2 (en) 2017-11-02 2021-07-06 Taiyo Yuden Co., Ltd. All solid battery
US11908995B2 (en) 2017-11-02 2024-02-20 Taiyo Yuden Co., Ltd. All solid battery
CN115084572A (en) * 2021-03-02 2022-09-20 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
CN115084572B (en) * 2021-03-02 2024-03-15 丰田自动车株式会社 Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5125135B2 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10522855B2 (en) Method for creating an oxygen depleted gas in a fuel cell system
JP5125135B2 (en) Fuel cell system
US8778549B2 (en) Fuel cell system
EP2602853B1 (en) Fuel cell system
US20090280372A1 (en) Fuel cell system
JP5012065B2 (en) Fuel cell system
JP5113634B2 (en) Fuel cell system
JP2007059120A (en) Fuel battery system
EP2375484B1 (en) Operating method of fuel cell system
JP2006196402A (en) Control unit of fuel cell system
JP5256586B2 (en) Fuel cell system
JP2007005000A (en) Control method for fuel cell system
JP4806913B2 (en) Fuel cell system
JP2007141779A (en) Fuel cell system
JP2006190616A (en) Scavenging processor for fuel cell system, and method for scavenging
JP2008218242A (en) Fuel cell system
JP2006179199A (en) Fuel cell system
JP2012209154A (en) Control device for controlling fuel cell system
JP5144152B2 (en) Discharge system
JP5601178B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2006190571A (en) Control device for fuel cell
JP7367611B2 (en) fuel cell system
JP2009140860A (en) Fuel cell system
JP2010262937A (en) Fuel cell system
JP5485930B2 (en) Control method of fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121002

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121015

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5125135

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees