JP2009134894A

JP2009134894A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2009134894A
Application number: JP2007307783A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Hasegawa; 貴彦長谷川; Kenichiro Sasamoto; 健一郎笹本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP5418872B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of appropriately measuring impedance by removing a state impossible to measure impedance. <P>SOLUTION: In the fuel cell system, after an ignition key (IG) is turned off (OFF), a system completion processing is performed, a refresh operation flag is turned from "1" to "O", and after the prescribed time (X sec. shown in Fig 5) has been elapsed from a point of time when an operation restarting command (an "ON" signal) is sent to an air compressor, impedance measurement is started. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに係り、特に燃料電池の残量水分量を把握するためのインピーダンス計測に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to impedance measurement for grasping the remaining water content of a fuel cell.

外部温度が低い場合には、燃料電池システムの停止後に、その内部に残存していた水が凍結し、配管や弁などを痛めることがある。これを防止するために、燃料電池システムの停止時に掃気処理を行なうことで燃料電池内部に溜まった水分を外部に排出する方法が提案されている（特許文献１参照）。この燃料電池の内部水分量は、燃料電池のインピーダンスと相関関係があるので、従来から、燃料電池のインピーダンスを計測することにより、間接的に燃料電池内部の水分量を把握し、掃気処理を終了するタイミングを推測することが行なわれている（特許文献１：段落００３８〜００４８）。 When the external temperature is low, after the fuel cell system is stopped, the water remaining in the fuel cell system may freeze and damage pipes and valves. In order to prevent this, there has been proposed a method of discharging moisture accumulated inside the fuel cell to the outside by performing a scavenging process when the fuel cell system is stopped (see Patent Document 1). Since the internal moisture content of this fuel cell has a correlation with the impedance of the fuel cell, the moisture content inside the fuel cell has been determined indirectly by measuring the impedance of the fuel cell, and the scavenging process is completed. The timing to perform is estimated (Patent Document 1: Paragraphs 0038 to 0048).

また、運転停止時に、計測したガス流路残留水分によりガス流路のガス圧を判定して必要なら除去処理を行い、また、計測した電解質膜の抵抗値により電解質膜残留水分を判定して必要なら電界質膜の加湿処理を行い、前記２つの判定に共にパスした時に最適水分残留条件が成立したものとして運転を停止する燃料電池装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−１４１９４３号公報特開２００５−２０９６３４公報 Also, when the operation is stopped, the gas pressure in the gas flow path is determined from the measured gas flow path residual moisture, and if necessary, the removal process is performed. Also, the electrolyte membrane residual water is determined from the measured resistance value of the electrolyte film. Then, a fuel cell device has been proposed in which the humidification process of the electrolyte membrane is performed and the operation is stopped when the optimal moisture residual condition is satisfied when both of the two determinations are passed (see Patent Document 2).
JP 2005-141943 A JP 2005-209634 A

ところで、上記背景技術で述べた従来の燃料電池システムにあっては、停止指令によりエア供給が停止された後に、燃料電池のインピーダンスの計測が可能な状態であるか否かを確認するものではなく、エア供給停止直後にインピーダンス計測指令が出されている。 By the way, in the conventional fuel cell system described in the above background art, it does not confirm whether or not the impedance of the fuel cell can be measured after the air supply is stopped by the stop command. Immediately after the air supply is stopped, an impedance measurement command is issued.

しかしながら、エア供給の停止指令が出た直後には、例えば先行していたリフレッシュ処理等の影響により、エア不足となっていて燃料電池の出力電力がインピーダンス計測に必要な電力を確保できておらず、このためインピーダンスの計測が不可能になるという事態が生じることがある。 However, immediately after the air supply stop command is issued, for example, due to the effect of the previous refresh process, the air is insufficient and the output power of the fuel cell cannot secure the power necessary for impedance measurement. For this reason, a situation may occur in which impedance measurement becomes impossible.

従来は、このような事情が考慮されておらず、よって、インピーダンスの計測が正確には行われず、ひいては燃料電池システムに残留する水分量の推定が正確になされていないという問題点があった。 Conventionally, such a situation has not been taken into account, and therefore, there has been a problem that impedance measurement is not accurately performed, and thus the amount of moisture remaining in the fuel cell system is not accurately estimated.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インピーダンス計測不可能な状態を排除し、適切なインピーダンスの計測を行うことができる燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of eliminating a state in which impedance measurement is impossible and performing appropriate impedance measurement.

上記の目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、燃料電池のインピーダンスを計測して該燃料電池に残留する水分を推測する燃料電池システムにおいて、該インピーダンスの計測に不適当な状態である場合に、予め定めた待ち時間の経過後に該インピーダンスの計測を行うことを特徴とする。ここで、「インピーダンスの計測に不適当な状態」とは、インピーダンスの計測が不可能な状態である場合を含む他、インピーダンスの計測は可能であるもののインピーダンスの計測に最適とはいえないため、予めインピーダンスを計測する条件から排除しておくような場合を含む趣旨である。 In order to achieve the above object, the fuel cell system of the present invention is in an unsuitable state for measuring the impedance in the fuel cell system for estimating the moisture remaining in the fuel cell by measuring the impedance of the fuel cell. In this case, the impedance is measured after elapse of a predetermined waiting time. Here, the “inappropriate state for impedance measurement” includes the case where impedance measurement is impossible, and impedance measurement is possible but it is not optimal for impedance measurement. This is intended to include cases where the impedance is excluded from the conditions for measuring in advance.

例えば、上記機能は、インピーダンスの計測が不可能な状態であるか否かを判定する判定手段と、インピーダンスの計測が不可能な状態であると判定した場合に、予め定めた待ち時間の経過後にインピーダンスの計測を行う待機手段と、を備えることにより達成される。
このように構成することにより、燃料電池に残留する水分量（以下「含水量」ともいう。）を推測する必要がある場合であっても、まずインピーダンスの計測が不可能な状態であるかが判定され、不可能な状態である場合には所定の待ち時間待機してからインピーダンスの計測が許可されるので、インピーダンス計測が可能な、または、インピーダンス計測に適する状態に復帰させることができる。よって、インピーダンス計測に不適当な状態でインピーダンス計測を試みることにより、不正確な含水量を推測したり、インピーダンス計測が失敗したりすることを抑制可能である。 For example, when the function is determined to determine whether or not impedance measurement is impossible, and when it is determined that impedance measurement is not possible, a predetermined waiting time has elapsed. This is achieved by providing standby means for measuring impedance.
With this configuration, even if it is necessary to estimate the amount of water remaining in the fuel cell (hereinafter also referred to as “moisture content”), it is first determined whether the impedance cannot be measured. If it is determined and the state is impossible, the impedance measurement is permitted after waiting for a predetermined waiting time, so that the impedance can be measured or returned to a state suitable for impedance measurement. Therefore, by trying impedance measurement in a state inappropriate for impedance measurement, it is possible to suppress inaccurate moisture content or failure of impedance measurement.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記予め定めた待ち時間は、正常にシステムが稼働している状態において、停止していたエア供給が再開された時から、前記インピーダンスの計測に要する電力を該燃料電池が発電可能となる時までの時間より長い時間に設定されることは好ましい。 In addition, in the fuel cell system, the predetermined waiting time is the amount of power required to measure the impedance from when the stopped air supply is resumed when the system is operating normally. It is preferable that the time is set longer than the time until the battery can generate power.

このように構成することにより、システムの要請によりエア供給を停止していたような場合（触媒活性化処理等）にインピーダンス計測が要求されたとしても、エア供給停止直後のエア不足期間を避け、停止していたエア供給が再開されることによって燃料電池がインピーダンス計測可能な電力を回復するまで待ってからインピーダンス計測が行われるので、正確なインピーダンス計測を行うことが可能となり、ひいては掃気処理が必要か否かの正確な判断が可能となる。 By configuring in this way, even if impedance measurement is required when the air supply is stopped at the request of the system (catalyst activation processing, etc.), avoid the air shortage period immediately after the air supply stop, Impedance measurement is performed after the fuel supply that has been stopped is restarted until the fuel cell recovers power that can measure impedance, so that accurate impedance measurement can be performed, which in turn requires scavenging processing. It is possible to accurately determine whether or not.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記インピーダンスの計測が不可能な状態とは、前記燃料電池へのエア供給が停止された状態でシステム停止が要求された状態であることは好ましい。 In the fuel cell system, the state in which the impedance cannot be measured is preferably a state in which the system stop is requested in a state where the air supply to the fuel cell is stopped.

このように構成することにより、エア供給停止が解除された直後にシステム停止要求が出されたことが検出されるので、エア不足となっていることを適切に判定し、この期間を避けてインピーダンス計測を行うことが可能である。 By configuring in this way, it is detected that a system stop request has been issued immediately after the air supply stop is canceled, so it is determined appropriately that the air is insufficient, and this period is avoided and the impedance is avoided. Measurement can be performed.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記インピーダンスの計測が不可能な状態とは、前記燃料電池の出力電圧が、予め定めたしきい値以下となる状態であることを特徴とする。 In the fuel cell system, the state where the impedance cannot be measured is a state where the output voltage of the fuel cell is equal to or lower than a predetermined threshold value.

このように構成することにより、燃料電池の出力電圧が不足していることが検出されるので、適正な発電を行うための反応ガスが不足している状態を検出し、燃料電池がインピーダンス計測可能な出力電圧（ひいては出力電力）を回復するまで待つことが可能となる。 By configuring in this way, it is detected that the output voltage of the fuel cell is insufficient, so it is possible to detect the state where the reactive gas for performing proper power generation is insufficient, and the fuel cell can measure impedance It is possible to wait until the output voltage (and thus the output power) is restored.

さらに、前記インピーダンスの計測が不可能な状態とは、前記燃料電池へのエア供給が再開された時から所定の一定時間が経過していない状態であることを特徴とする。 Furthermore, the state where the impedance cannot be measured is a state where a predetermined fixed time has not elapsed since the supply of air to the fuel cell was resumed.

このように構成することにより、エア供給停止が解除されてから一定期間が過ぎていないため、エア不足となっており、インピーダンス計測が不可能であることを適切に判定するので、発電電力不足の状態でインピーンダス計測が試みられることを回避することが可能である。 By configuring in this way, since a certain period has not passed since the stop of air supply was released, air is insufficient, and it is appropriately determined that impedance measurement is impossible. It is possible to avoid an attempt to measure the impedance in the state.

本発明によれば、インピーダンスの計測に不適当な状態である場合、予め定めた待ち時間の経過後にインピーダンスの計測を行うので、インピーダンス計測不可能な状態を排除し、適切なインピーダンスの計測を行い、正しく残留水分量を把握することができる。 According to the present invention, when the impedance is not suitable for the measurement of the impedance, the impedance is measured after a predetermined waiting time has elapsed. , Can correctly grasp the amount of residual moisture.

以下、本発明の燃料電池システムの最良の実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best embodiment of the fuel cell system of the present invention will be described in detail in the order of [First Embodiment] and [Second Embodiment] with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。本実施形態では、一例として電気自動車等の移動体に搭載する燃料電池システムについて説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a fuel cell system mounted on a moving body such as an electric vehicle will be described as an example.

図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１と、燃料ガスとしての水素を燃料電池１に供給する燃料ガス配管系１０と、酸化ガスとしての空気（酸素）を燃料電池１に供給する酸化ガス配管系２０と、燃料電池に冷媒を供給して燃料電池１を冷却する冷媒配管系３０と、システムの電力を充放電する電力系４０と、システム全体の状態の監視および制御を行なう制御部５０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system includes a fuel cell 1, a fuel gas piping system 10 that supplies hydrogen as a fuel gas to the fuel cell 1, and air (oxygen) as an oxidizing gas to the fuel cell 1. Monitoring and controlling the state of the entire system, the oxidizing gas piping system 20, the refrigerant piping system 30 that supplies the refrigerant to the fuel cell and cools the fuel cell 1, the power system 40 that charges and discharges the power of the system, and the like. And a control unit 50.

燃料電池１は、例えば固体高分子電解質型で構成され、セル（単セル）を複数積層したスタック構造となっている。各セルは、水素ガス、空気、冷却水の流路を有するセパレータと、一対のセパレータで挟み込まれたＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)とから構成される。ＭＥＡは、高分子電解質膜を燃料極及び空気極の二つの電極で挟み込んだ構造をしている。燃料極は、燃料極用触媒層と多孔質支持層の積層構造からなる。空気極は、空気極用触媒層と多孔質支持層の積層構造からなる。燃料電池は、水の電気分解の逆反応を起こすものであるために、陰極（カソード）である燃料極側には燃料ガスである水素ガスが供給され、陽極（アノード）である空気極側には酸素を含んだガス（空気）が供給され、燃料極側では式（１）のような反応を、空気極側では式（２）のような反応を生じさせて電子を循環させ電流を流すものである。 The fuel cell 1 is formed of, for example, a solid polymer electrolyte type and has a stack structure in which a plurality of cells (single cells) are stacked. Each cell includes a separator having a flow path of hydrogen gas, air, and cooling water, and an MEA (Membrane Electrode Assembly) sandwiched between a pair of separators. The MEA has a structure in which a polymer electrolyte membrane is sandwiched between two electrodes, a fuel electrode and an air electrode. The fuel electrode has a laminated structure of a fuel electrode catalyst layer and a porous support layer. The air electrode has a laminated structure of an air electrode catalyst layer and a porous support layer. Since a fuel cell causes a reverse reaction of water electrolysis, hydrogen gas, which is a fuel gas, is supplied to the fuel electrode side, which is a cathode, and the air electrode side, which is an anode (anode). Is supplied with oxygen-containing gas (air), causing a reaction such as equation (1) on the fuel electrode side and a reaction such as equation (2) on the air electrode side to circulate electrons and flow current. Is.

Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１） H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ (1)

２Ｈ⁺＋２ｅ^- ＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ …（２） 2H ⁺ + 2e ⁻ + (1/2) O ₂ → H ₂ O (2)

燃料ガス配管系１０は、水素ガス供給源１１と、水素ガス供給源１１から燃料電池１に供給される水素ガスが流れる水素ガス供給路（燃料ガス供給路）１２と、燃料電池１から排出された水素オフガスを水素ガス供給路１２に戻すための循環路１３と、循環路１３に設けられた気液分離器１４、水素ポンプ１５及び回収タンク１６と、循環路１３に分岐接続された排出路１７と、を有する。水素ガスは、水素ガス供給路１２を通じて供給されるほか、循環路１３を通じて供給される。 The fuel gas piping system 10 is discharged from the hydrogen gas supply source 11, a hydrogen gas supply path (fuel gas supply path) 12 through which hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply source 11 to the fuel cell 1 flows, and the fuel cell 1. A circulation path 13 for returning the hydrogen off-gas to the hydrogen gas supply path 12, a gas-liquid separator 14 provided in the circulation path 13, a hydrogen pump 15 and a recovery tank 16, and a discharge path branched and connected to the circulation path 13 17. The hydrogen gas is supplied through the hydrogen gas supply path 12 and also through the circulation path 13.

水素ガス供給源（燃料ガス供給源）１１は、高圧水素タンク、水素吸蔵合金を用いた水素タンク、液体水素タンク、液化燃料タンク等により構成される。水素ガス供給源１１の供給口には、元弁ＳＶ１が設けられている。制御部５０の制御信号によって元弁ＳＶ１の開閉が制御され、水素ガスを水素ガス供給路１２に供給するかまたは遮断するかが選択される。 The hydrogen gas supply source (fuel gas supply source) 11 includes a high-pressure hydrogen tank, a hydrogen tank using a hydrogen storage alloy, a liquid hydrogen tank, a liquefied fuel tank, and the like. A main valve SV1 is provided at the supply port of the hydrogen gas supply source 11. The opening and closing of the main valve SV1 is controlled by the control signal of the control unit 50, and it is selected whether to supply or shut off the hydrogen gas to the hydrogen gas supply path 12.

水素ガス供給路１２には調圧弁ＲＧが設けられている。調圧弁ＲＧの調整量は、空気極側のコンプレッサ２２の運転状態によって定まるようになっている。すなわち、制御部５０によるコンプレッサ２２の駆動、遮断弁ＳＶ８及び遮断弁ＳＶ９に対する操作により循環路１３の圧力が調整される。例えば、遮断弁ＳＶ８を開放させることによって調圧弁ＲＧへの供給空気圧を上昇させ水素ガス供給路１２への供給圧力を上昇させ、遮断弁ＳＶ９を開放させることによって調圧弁ＲＧへの供給空気圧を下降させ水素ガス供給路１２への供給圧力を下降させる。 A pressure regulating valve RG is provided in the hydrogen gas supply path 12. The adjustment amount of the pressure regulating valve RG is determined by the operating state of the compressor 22 on the air electrode side. That is, the pressure of the circulation path 13 is adjusted by driving the compressor 22 by the control unit 50 and operating the shut-off valve SV8 and the shut-off valve SV9. For example, by opening the shutoff valve SV8, the supply air pressure to the pressure regulating valve RG is increased to increase the supply pressure to the hydrogen gas supply path 12, and by opening the shutoff valve SV9, the supply air pressure to the pressure regulating valve RG is lowered. The supply pressure to the hydrogen gas supply path 12 is lowered.

燃料電池入口遮断弁ＳＶ２は、通常運転の際には開放されており、燃料電池システムの停止時やガス漏れ実施の際に制御部５０の制御信号に基づいて閉鎖される。燃料電池出口遮断弁ＳＶ３も、通常運転の際には開放されており、燃料電池システムの停止時に制御部５０からの制御信号に基づいて閉鎖される。燃料電池システムの停止時に圧力センサｐ１は、調圧弁ＲＧよりも上流側における水素ガス供給路１２内の圧力を検出する。圧力センサｐ２は、調圧弁ＲＧよりも下流側における水素ガス供給路１２内の圧力を検出する。 The fuel cell inlet shutoff valve SV2 is opened during normal operation, and is closed based on a control signal from the control unit 50 when the fuel cell system is stopped or when a gas leak is performed. The fuel cell outlet cutoff valve SV3 is also opened during normal operation, and is closed based on a control signal from the control unit 50 when the fuel cell system is stopped. When the fuel cell system is stopped, the pressure sensor p1 detects the pressure in the hydrogen gas supply path 12 on the upstream side of the pressure regulating valve RG. The pressure sensor p2 detects the pressure in the hydrogen gas supply path 12 on the downstream side of the pressure regulating valve RG.

気液分離器１４は、通常運転時において燃料電池１の電気化学反応により発生する水分その他の不純物を水素オフガス中から除去し、気液分離器用遮断弁ＳＶ４を通じて外部に放出するものである。水素ポンプ１５は、制御部５０からの制御信号に基づいて、循環路１３中に水素ガスを強制循環させる。特に、循環路１３は発電停止時にも水素ガスを強制的に送り出し回収タンク１６内に蓄積させるように動作する。 The gas-liquid separator 14 removes moisture and other impurities generated by the electrochemical reaction of the fuel cell 1 during normal operation from the hydrogen off-gas and discharges them to the outside through the gas-liquid separator shut-off valve SV4. The hydrogen pump 15 forcibly circulates hydrogen gas in the circulation path 13 based on a control signal from the control unit 50. In particular, the circulation path 13 operates so that hydrogen gas is forcibly sent out and accumulated in the recovery tank 16 even when power generation is stopped.

排出路１７には、パージ遮断弁ＳＶ５が設けられている。制御部５０からの制御信号に基づいて、パージ遮断弁ＳＶ５が通常運転時に適宜開くことにより、水素オフガス中の水分その他の不純物が水素オフガスとともに希釈器１８に排出される。パージ遮断弁ＳＶ５を開くことにより、循環路１３中の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。また、パージ遮断弁ＳＶ５は、燃料電池システムの停止時には開放され、循環路１３内の圧力を下げるようになっている。 The discharge passage 17 is provided with a purge cutoff valve SV5. Based on the control signal from the control unit 50, the purge cutoff valve SV5 is appropriately opened during normal operation, so that moisture and other impurities in the hydrogen off gas are discharged to the diluter 18 together with the hydrogen off gas. By opening the purge shut-off valve SV5, the concentration of impurities in the hydrogen off-gas in the circulation path 13 decreases, and the concentration of hydrogen in the hydrogen off-gas supplied in circulation increases. The purge shut-off valve SV5 is opened when the fuel cell system is stopped to lower the pressure in the circulation path 13.

回収タンク１６は、循環路１３内に滞留している水素を貯留可能な容積を備え、発電停止時には水素ポンプ１５の駆動により循環路１３中に滞留している水素ガスを貯留するようになっている。循環路遮断弁ＳＶ６は、通常運転時には開放されているが、発電停止時においてバッファタンク１６に水素ガスが貯留された後は酸化ガス配管系２０の制御信号によって遮断されるようになっている。また、始動時にバッファタンク１６内の水素ガスが消費されるまでの間も閉鎖されるようになっている。 The recovery tank 16 has a volume capable of storing the hydrogen remaining in the circulation path 13 and stores the hydrogen gas remaining in the circulation path 13 by driving the hydrogen pump 15 when power generation is stopped. Yes. The circulation path shut-off valve SV6 is opened during normal operation, but is shut off by a control signal from the oxidizing gas piping system 20 after hydrogen gas is stored in the buffer tank 16 when power generation is stopped. Further, it is closed until the hydrogen gas in the buffer tank 16 is consumed at the time of starting.

酸化ガス配管系２０は、エアクリーナ２１と、コンプレッサ２２と、加湿器２３を備えている。エアクリーナ２１は、外気を浄化して燃料電池システムに取り入れる。コンプレッサ２２は、取り入れられた空気を制御部５０の制御信号に基づいて圧縮することによって燃料電池１に供給される空気量や空気圧を変更するようになっている。加湿器２３は圧縮された空気と空気オフガスとの間で水分の交換を行なって適切な湿度を加える。加湿器２３による圧縮された空気の加湿の度合いは調整可能である。このため、後述するように、酸化ガス配管系２０を用いて燃料電池１の掃気処理が行われる。掃気処理とは、燃料電池１にガスを供給し、供給したガスとともに燃料電池２内の水分を外部に排出させる処理をいう。コンプレッサ２２により圧縮された空気の一部は調圧弁ＲＧの制御のために供給され、遮断弁ＳＶ８−ＳＶ９間の区間の空気圧が調圧弁ＲＧのダイアフラムに印加されるようになっている。燃料電池１から排出された空気オフガスは希釈器１８に供給され、水素オフガスを希釈するようになっている。 The oxidizing gas piping system 20 includes an air cleaner 21, a compressor 22, and a humidifier 23. The air cleaner 21 purifies the outside air and takes it into the fuel cell system. The compressor 22 changes the amount of air and the air pressure supplied to the fuel cell 1 by compressing the introduced air based on the control signal of the control unit 50. The humidifier 23 exchanges moisture between the compressed air and the air off-gas to add an appropriate humidity. The degree of humidification of the compressed air by the humidifier 23 can be adjusted. For this reason, as will be described later, scavenging processing of the fuel cell 1 is performed using the oxidizing gas piping system 20. The scavenging process is a process of supplying gas to the fuel cell 1 and discharging the moisture in the fuel cell 2 together with the supplied gas. Part of the air compressed by the compressor 22 is supplied to control the pressure regulating valve RG, and the air pressure in the section between the shutoff valves SV8 and SV9 is applied to the diaphragm of the pressure regulating valve RG. The air off-gas discharged from the fuel cell 1 is supplied to the diluter 18 to dilute the hydrogen off-gas.

冷媒配管系３０は、ラジエータ３１と、加湿器２３と、冷却水ポンプ３３とを備え、冷却水が燃料電池１内部に循環供給されるようになっている。 The refrigerant piping system 30 includes a radiator 31, a humidifier 23, and a cooling water pump 33, and cooling water is circulated and supplied into the fuel cell 1.

電力系４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、バッテリ４２と、インバータ４３と、トラクションモータ４４とを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、直流の電圧変換器であり、バッテリ４２から入力された直流電圧を調整してインバータ４３側に出力する機能と、燃料電池１又はトラクションモータ４４から入力された直流電圧を調整してバッテリ４２に出力する機能とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１のこれらの機能により、バッテリ４２の充放電が実現される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１により、燃料電池１の出力電圧が制御される。 The power system 40 includes a DC / DC converter 41, a battery 42, an inverter 43, and a traction motor 44. The DC / DC converter 41 is a direct-current voltage converter, which adjusts the direct-current voltage input from the battery 42 and outputs it to the inverter 43 side, and the direct-current voltage input from the fuel cell 1 or the traction motor 44. A function of adjusting and outputting to the battery 42. With these functions of the DC / DC converter 41, charging / discharging of the battery 42 is realized. Further, the output voltage of the fuel cell 1 is controlled by the DC / DC converter 41.

バッテリ４２は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリなどにより構成されている。その他、種々のタイプの二次電池を適用することができる。また、バッテリ４２に代えて、二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いても良い。バッテリ４２は、燃料電池１の充放電経路に挿入され、燃料電池１と並列接続されている。インバータ４３は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ４４に供給する。トラクションモータ４４は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システムが搭載される例えば車両の主動力源を構成する。 The battery 42 is a chargeable / dischargeable secondary battery, and is formed of, for example, a nickel metal hydride battery. In addition, various types of secondary batteries can be applied. Further, in place of the battery 42, a chargeable / dischargeable battery other than the secondary battery, for example, a capacitor may be used. The battery 42 is inserted into the charge / discharge path of the fuel cell 1 and is connected in parallel with the fuel cell 1. The inverter 43 converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the traction motor 44. The traction motor 44 is, for example, a three-phase AC motor, and constitutes, for example, a main power source of a vehicle on which the fuel cell system is mounted.

制御部５０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、後述するインピーダンス計測および掃気制御など、種々の処理や制御を行なう。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部５０は、燃料ガス配管系１０、酸化ガス配管系２０及び冷媒配管系３０に用いられる各種のセンサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。制御部５０は、各センサ信号を利用して以下に示す燃料電池１のインピーダンス計測を行い、計測結果に基づき掃気制御を行なう。 The control unit 50 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM inside. The CPU executes a desired calculation according to the control program, and performs various processes and controls such as impedance measurement and scavenging control described later. The ROM stores control programs and control data processed by the CPU. The RAM is mainly used as various work areas for control processing. The control unit 50 inputs detection signals from various sensors used in the fuel gas piping system 10, the oxidizing gas piping system 20, and the refrigerant piping system 30, and outputs control signals to each component. The control unit 50 performs impedance measurement of the fuel cell 1 shown below using each sensor signal, and performs scavenging control based on the measurement result.

図２は、インピーダンス計測及び掃気制御を行なう制御部５０の機能ブロック図である。
図２に示すように、制御部５０は、目標電圧決定部５１、重畳信号生成部５２、電圧指令信号生成部５３、インピーダンス計測許可部５４、インピーダンス計測部５５、および掃気処理制御部５６を備えている。 FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit 50 that performs impedance measurement and scavenging control.
As shown in FIG. 2, the control unit 50 includes a target voltage determination unit 51, a superimposed signal generation unit 52, a voltage command signal generation unit 53, an impedance measurement permission unit 54, an impedance measurement unit 55, and a scavenging process control unit 56. ing.

目標電圧決定部５１は、燃料電池１に対する出力目標電圧（例えば３００Ｖなど）を決定し、これを電圧指令信号生成部５３に出力する。この出力目標電圧は、燃料電池１の出力端子電圧の制御目標値であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ４１の二次側電圧の目標値でもある。 The target voltage determination unit 51 determines an output target voltage (for example, 300 V) for the fuel cell 1 and outputs it to the voltage command signal generation unit 53. This output target voltage is a control target value of the output terminal voltage of the fuel cell 1 and is also a target value of the secondary side voltage of the DC-DC converter 41.

重畳信号生成部５２は、出力目標電圧に重畳すべきインピーダンス計測用信号（例えば、振幅値２Ｖの低周波領域のサイン波など）を生成し、これを電圧指令信号生成部５３に出力する。なお、出力目標電圧やインピーダンス計測用信号の各パラメータ（波形の種類、周波数、振幅値）は、システム設計などに応じて適宜設定すればよい。 The superimposed signal generation unit 52 generates an impedance measurement signal (for example, a sine wave in a low frequency region having an amplitude value of 2 V) to be superimposed on the output target voltage, and outputs this to the voltage command signal generation unit 53. In addition, what is necessary is just to set suitably each parameter (a kind of waveform, a frequency, an amplitude value) of the output target voltage and the signal for impedance measurement according to system design.

電圧指令信号生成部５３は、出力目標電圧にインピーダンス計測用信号を重畳し、電圧指令信号ＶｆｃｒとしてＤＣ／ＤＣコンバータ４１に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、与えられる電圧指令信号Ｖｆｃｒに基づき二次側電圧、すなわち燃料電池１の出力電圧制御を行なう。 The voltage command signal generation unit 53 superimposes the impedance measurement signal on the output target voltage and outputs the voltage command signal Vfcr to the DC / DC converter 41. The DC / DC converter 41 controls the secondary side voltage, that is, the output voltage of the fuel cell 1 based on the applied voltage command signal Vfcr.

インピーダンス計測許可部５４は、本発明に係る機能ブロックであり、燃料電池１のインピーダンスの計測に不適当な状態である場合に、予め定めた待ち時間の経過後に該インピーダンスの計測を行うようにインピーダンス計測部５５を制御可能に構成されている。詳しくは後述する。 The impedance measurement permission unit 54 is a functional block according to the present invention, and when the impedance measurement unit 54 is in an unsuitable state for measuring the impedance of the fuel cell 1, the impedance is measured so that the impedance is measured after a predetermined waiting time has elapsed. The measuring unit 55 is configured to be controllable. Details will be described later.

インピーダンス計測部５５は、電圧センサ４５によって検出される燃料電池１の電圧（ＦＣ電圧）Ｖｆ及び電流センサ４６によって検出される燃料電池１の電流（ＦＣ電流）Ｉｆを所定のサンプリングレートでサンプリングし、フーリエ変換処理（ＦＦＴ演算処理やＤＦＴ演算処理）などを施す。インピーダンス演算部５４は、フーリエ変換処理後のＦＣ電圧信号をフーリエ変換後のＦＣ電流信号で除するなどして燃料電池１のインピーダンスを求める。さらに、インピーダンス計測部５５は、メモリに格納されているインピーダンス基準値Ｚ０を参照する。インピーダンスが高いほど、燃料電池内の水分量が少ない。インピーダンス基準値Ｚ０は、燃料電池内での水の凍結等を防ぐために設定されるインピーダンスの下限値である。インピーダンス基準値Ｚ０は、環境温度毎に設定してメモリに格納しておくことが好ましい。インピーダンス計測部５５は、計測された燃料電池１のインピーダンス（以下、測定インピーダンスＺ）と、インピーダンス基準値Ｚ０とを比較する。測定インピーダンスＺがインピーダンス基準値Ｚ０よりも低い場合には、燃料電池１内の水分量が多いため、掃気処理を継続すべき旨（又は掃気処理を開始すべき旨）を掃気処理制御部５６に通知する。 The impedance measurement unit 55 samples the voltage (FC voltage) Vf of the fuel cell 1 detected by the voltage sensor 45 and the current (FC current) If of the fuel cell 1 detected by the current sensor 46 at a predetermined sampling rate, Fourier transform processing (FFT operation processing or DFT operation processing) is performed. The impedance calculation unit 54 obtains the impedance of the fuel cell 1 by dividing the FC voltage signal after the Fourier transform by the FC current signal after the Fourier transform. Furthermore, the impedance measuring unit 55 refers to the impedance reference value Z0 stored in the memory. The higher the impedance, the less moisture in the fuel cell. The impedance reference value Z0 is a lower limit value of impedance that is set to prevent freezing of water in the fuel cell. The impedance reference value Z0 is preferably set for each environmental temperature and stored in the memory. The impedance measuring unit 55 compares the measured impedance of the fuel cell 1 (hereinafter, measured impedance Z) with the impedance reference value Z0. When the measured impedance Z is lower than the impedance reference value Z0, the scavenging process control unit 56 indicates that the scavenging process should be continued (or the scavenging process should be started) because the amount of water in the fuel cell 1 is large. Notice.

システム停止指示後に最初に実施されたインピーダンス計測である場合には、測定インピーダンスＺとインピーダンス基準値Ｚ０との差分から掃気処理で除去すべき燃料電池１の水分量（またはその相対値）を演算し、必要な掃気時間または掃気量、掃気強度等を推測する。 In the case of the impedance measurement performed first after the system stop instruction, the moisture amount (or its relative value) of the fuel cell 1 to be removed by the scavenging process is calculated from the difference between the measured impedance Z and the impedance reference value Z0. Estimate the required scavenging time or amount, scavenging intensity, etc.

一方、測定インピーダンスＺがインピーダンス基準値Ｚ０よりも高い場合には、燃料電池１内の水分量が少ないため、掃気処理を終了すべき旨（又は掃気処理を最初から実行しない旨）を掃気処理制御部５６に通知する。 On the other hand, when the measured impedance Z is higher than the impedance reference value Z0, the scavenging process control indicates that the scavenging process should be terminated (or the scavenging process is not executed from the beginning) because the amount of water in the fuel cell 1 is small. Notification to the unit 56.

掃気処理制御部５６は、インピーダンス比較部５５からの通知内容に沿って掃気制御を実行する。始めから掃気強度が定められている場合には、その掃気強度に対応した回転数で、燃料電池１の含水量に応じて掃気強度を変更可能な場合には、インピーダンス計測部５５が指定した掃気強度に対応した回転数となるよう、掃気処理制御部５６は、コンプレッサ２２を制御する。掃気が開始されることにより、燃料電池１へ乾燥空気が供給されて、燃料電池１の電解質膜に残留している水分が空気とともに排出される。掃気処理中に再度のインピーダンス計測を実施可能に構成されている場合には、その再度のインピーダンス計測の結果に基づいて、掃気処理制御部５５は掃気処理の終了タイミングを把握する。再度のインピーダンス計測を実施しないシステムである場合には、インピーダンス計測部５５により指定された掃気時間が経過したら、掃気処理制御部５５は掃気処理を終了する。 The scavenging process control unit 56 executes the scavenging control in accordance with the notification content from the impedance comparison unit 55. When the scavenging intensity is determined from the beginning, when the scavenging intensity can be changed according to the water content of the fuel cell 1 at the rotation speed corresponding to the scavenging intensity, the scavenging specified by the impedance measuring unit 55 is performed. The scavenging process control unit 56 controls the compressor 22 so that the rotation speed corresponds to the strength. By starting scavenging, dry air is supplied to the fuel cell 1 and water remaining on the electrolyte membrane of the fuel cell 1 is discharged together with the air. In the case where the impedance measurement can be performed again during the scavenging process, the scavenging process control unit 55 grasps the end timing of the scavenging process based on the result of the impedance measurement again. In the case of a system that does not perform impedance measurement again, when the scavenging time specified by the impedance measuring unit 55 has elapsed, the scavenging process control unit 55 ends the scavenging process.

図３に、インピーダンス計測許可部５４の機能ブロックを示す。
図３に示すように、インピーダンス計測許可部５４は、判定手段５４１と待機手段５４２とにより構成される。判定手段５４１は、インピーダンス計測部５５によるインピーダンスの計測が不可能な状態であるか否かを判定する機能ブロックである。待機手段５４２は、判定手段５４１がインピーダンスの計測が不可能な状態であると判定した場合に、予め定めた待ち時間の経過後にインピーダンス計測部５５によるインピーダンスの計測を許可する機能ブロックである。 FIG. 3 shows a functional block of the impedance measurement permission unit 54.
As shown in FIG. 3, the impedance measurement permission unit 54 includes a determination unit 541 and a standby unit 542. The determination unit 541 is a functional block that determines whether or not impedance measurement by the impedance measurement unit 55 is impossible. The standby unit 542 is a functional block that permits impedance measurement by the impedance measurement unit 55 after the elapse of a predetermined waiting time when the determination unit 541 determines that impedance measurement is impossible.

判定手段５４１は、エアコンプレッサ運転フラグＦａおよび運転モードフラグＦｍを入力しており、運転モードフラグＦｍが停止モード、すなわちシステム停止要求が出された時点で、エアコンプレッサ運転フラグＦａがオフ状態であると、直前までエア供給が停止されていたことを意味し、インピーダンスの計測に足りる電力を燃料電池１が発電できない。よって、判定手段５４１は待機手段５４２に所定の回復期間の待機を指示する。 The determination unit 541 receives the air compressor operation flag Fa and the operation mode flag Fm, and when the operation mode flag Fm is in the stop mode, that is, when the system stop request is issued, the air compressor operation flag Fa is in the off state. This means that the air supply has been stopped until just before, and the fuel cell 1 cannot generate electric power sufficient for impedance measurement. Therefore, the determination unit 541 instructs the standby unit 542 to wait for a predetermined recovery period.

また判定手段５４１は、電圧センサ４５の検出した燃料電池１の出力電圧Ｖｆを入力しており、この出力電圧Ｖｆが、前記燃料電池システムにおいて、前記インピーダンスの計測が不可能な状態とは、予め定めたしきい値以下となる状態である場合に、燃料電池１に供給されるエアまたは燃料ガスが不足しているものとして、所定の回復期間の待機を待機手段５４２に指示する。この出力電圧Ｖｆに基づく判定は第２の実施形態で説明する。 The determination means 541 receives the output voltage Vf of the fuel cell 1 detected by the voltage sensor 45, and this output voltage Vf is a state in which the impedance cannot be measured in the fuel cell system in advance. When the state is equal to or less than a predetermined threshold value, the standby unit 542 is instructed to wait for a predetermined recovery period, assuming that the air or fuel gas supplied to the fuel cell 1 is insufficient. The determination based on the output voltage Vf will be described in the second embodiment.

待機手段５４２は、判定手段５４１がインピーダンス計測不可能と判断した場合に、インピーダンス計測部５５に対してインピーダンスの計測を禁止し、タイマーをスタートさせ、所定の回復期間待ってから、インピーダンスの計測を許可するように構成されている。この回復期間は、燃料電池１へのエア供給が停止されていた場合においてエア供給が再開された時からエアの増加により燃料電池１の発電電力が上昇し、インピーダンス計測に足りる電力量を供給可能となる最低時間以上の長さに設定されている。 When the determination unit 541 determines that impedance measurement is not possible, the standby unit 542 prohibits the impedance measurement unit 55 from measuring impedance, starts a timer, waits for a predetermined recovery period, and then measures impedance. Configured to allow. In this recovery period, when the air supply to the fuel cell 1 is stopped, the generated power of the fuel cell 1 increases due to the increase in air from the time when the air supply is resumed, and it is possible to supply an amount of power sufficient for impedance measurement. It is set to a length longer than the minimum time.

次に、上記の燃料電池システムにおける通常運転時の動作を説明する。
通常運転時（燃料電池１の発電時）、当該燃料電池システムでは、元弁ＳＶ１を開放し、水素ガスを水素ガス供給路１２に供給しつつ、遮断弁ＳＶ８及び遮断弁ＳＶ９の開閉により調圧弁ＲＧのダイアフラムにかかる空気圧が調整され、水素ガス供給路１２内の水素ガスの圧力が所望の燃料ガス圧力に制御される。燃料電池入口遮断弁ＳＶ２及び燃料電池出口遮断弁ＳＶ３、循環路遮断弁ＳＶ６及び循環路遮断弁ＳＶ７が開放され、水素ガスが循環路１３内を循環しながら燃料電池１の燃料極に供給される。 Next, the operation during normal operation in the above fuel cell system will be described.
During normal operation (during power generation by the fuel cell 1), in the fuel cell system, the main valve SV1 is opened and the pressure regulating valve is opened and closed by supplying the hydrogen gas to the hydrogen gas supply passage 12 and opening and closing the shut-off valves SV8 and SV9. The air pressure applied to the diaphragm of RG is adjusted, and the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen gas supply path 12 is controlled to a desired fuel gas pressure. The fuel cell inlet shut-off valve SV2, the fuel cell outlet shut-off valve SV3, the circulation path shut-off valve SV6 and the circulation path shut-off valve SV7 are opened, and hydrogen gas is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 1 while circulating in the circulation path 13. .

並行してコンプレッサ２２が適宜駆動され、加湿器２３で湿度が加えられた空気が燃料電池１の空気極に供給され、空気オフガスが希釈器１８に排出される。適当なタイミングでパージ遮断弁ＳＶ５が開放されて、排出路１７を通って水分等を含んだ水素オフガスが希釈器１８に供給され、空気オフガスによって希釈されて排出される。
以上の発電動作により燃料電池１の電解質膜では水分が生成され、含水量が高まっていく。 At the same time, the compressor 22 is appropriately driven, the air that has been humidified by the humidifier 23 is supplied to the air electrode of the fuel cell 1, and the air off-gas is discharged to the diluter 18. The purge shut-off valve SV5 is opened at an appropriate timing, hydrogen off-gas containing moisture and the like is supplied to the diluter 18 through the discharge passage 17, and is diluted with the air off-gas and discharged.
Through the above power generation operation, moisture is generated in the electrolyte membrane of the fuel cell 1, and the water content increases.

次に、上記の燃料電池システムのシステム終了時における動作について説明する。
図４は、本実施形態に係るシステム終了処理における動作を示すフローチャート図である。
燃料電池システムのシステム終了処理は、例えば、自動車に搭載する燃料電池システムである場合にはイグニッションキー（ＩＧ）がオフ（ＯＦＦ）になることにより開始される。なお、自動車に搭載する燃料電池システム以外の場合には、何らかのシステム終了信号を契機として、以下の処理を実行すればよい。 Next, the operation at the end of the fuel cell system will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation in the system termination process according to this embodiment.
For example, in the case of a fuel cell system mounted on an automobile, the system termination process of the fuel cell system is started by turning off an ignition key (IG). In the case of a fuel cell system other than a fuel cell system mounted on an automobile, the following processing may be executed in response to some system end signal.

まず、ステップＳ１において、イグニッションキーがオフ状態であるか否かが判定される。イグニッションキーがオフにされると運転モードフラグＦｍが通常モードから停止モードに変更になる。運転モードフラグＦｍが停止モードになっていた場合は（ＹＥＳ）、インピーダンス計測許可部５４の判定手段５４１はステップＳ２に進む。一方、運転モードフラグＦｍが停止モードになっていない場合には（ＮＯ）、システム終了処理時ではないと判断できるので、この処理を終了する。 First, in step S1, it is determined whether or not the ignition key is in an off state. When the ignition key is turned off, the operation mode flag Fm is changed from the normal mode to the stop mode. When the operation mode flag Fm is in the stop mode (YES), the determination unit 541 of the impedance measurement permission unit 54 proceeds to step S2. On the other hand, when the operation mode flag Fm is not in the stop mode (NO), it can be determined that it is not at the time of the system termination process, so this process is terminated.

イグニッションキーがオフになると、制御部５０からの制御信号により元弁ＳＶ１および循環路遮断弁ＳＶ７が閉鎖される。これは、水素ガス供給源１１およびバッファタンク１６からの水素ガスの供給を止めて、発電を停止させるためである。一方、エアの供給の有無はコンプレッサ２２の運転状態によって変動する。システム停止が指示される直前にエアコンプレッサが駆動されていなかった場合、例えば触媒活性化処理（いわゆるリフレッシュ処理）がされていた場合、次の本発明のシステム停止処理が実行される。 When the ignition key is turned off, the main valve SV1 and the circuit block valve SV7 are closed by a control signal from the control unit 50. This is for stopping the power generation by stopping the supply of the hydrogen gas from the hydrogen gas supply source 11 and the buffer tank 16. On the other hand, whether or not air is supplied varies depending on the operating state of the compressor 22. When the air compressor is not driven immediately before the system stop is instructed, for example, when the catalyst activation process (so-called refresh process) is performed, the following system stop process of the present invention is executed.

ステップＳ２において、システムが停止モードに移行する直前の段階でエアコンプレッサ（空気極側のコンプレッサ２２）が運転されていたか否かが判定される。エアコンプレッサ２２の運転状態は、エアコンプレッサ運転フラグＦａにより判定される。エアコンプレッサ運転フラグＦａがオフ状態であり、エアコンプレッサが直前まで停止状態であった場合（ＹＥＳ）、判定手段５４１はステップＳ３に進む。一方、エアコンプレッサ運転フラグＦａがオン状態であり、運転が継続されていたと判定できる場合には（ＮＯ）、待機する。 In step S2, it is determined whether or not the air compressor (compressor 22 on the air electrode side) has been operated immediately before the system shifts to the stop mode. The operation state of the air compressor 22 is determined by the air compressor operation flag Fa. If the air compressor operation flag Fa is off and the air compressor is stopped until just before (YES), the determination unit 541 proceeds to step S3. On the other hand, if the air compressor operation flag Fa is on and it can be determined that the operation has been continued (NO), the system waits.

ステップＳ３において、判定手段５４１は現時点ではインピーダンス計測に必要な電力が燃料電池１から供給不可能であるため、待機手段５４２に待機のためのタイマーの計測を開始させる。このタイマーで計測される時間は、設定されたエアコンプレッサの回転数でエアの供給を再開した場合に、燃料電池１の発電電力が上昇し、インピーダンス計測に足りる電力量を供給可能となる最低時間Ｔmin以上の期間Ｘであり、最低時間Ｔminに多少のマージンを含んで設定することが好ましい。 In step S3, the determination unit 541 causes the standby unit 542 to start measuring a timer for standby because power necessary for impedance measurement cannot be supplied from the fuel cell 1 at this time. The time measured by this timer is the minimum time when the power generated by the fuel cell 1 increases and the amount of power sufficient for impedance measurement can be supplied when air supply is resumed at the set air compressor speed. The period X is equal to or longer than Tmin, and it is preferable to set the minimum time Tmin with some margin.

ステップＳ４において、タイマーの計測時間がこの所定の期間Ｘに達するまでは（ＮＯ）、待機手段５４２はインピーダンス計測部５５による計測を禁止し続ける。タイマーの計測時間が所定の期間Ｘに達したら（ＹＥＳ）、待機手段５４２はインピーダンス計測部５５によりインピーダンス計測を解禁する。これに対応して、ステップＳ５において、インピーダンス計測部５５は燃料電池１のインピーダンスの計測を実施し、燃料電池１に残存している水分量（含水量）を推測し、掃気処理制御部５６に出力する。 In step S4, the standby unit 542 continues to prohibit measurement by the impedance measuring unit 55 until the measurement time of the timer reaches the predetermined period X (NO). When the measurement time of the timer reaches a predetermined period X (YES), the standby unit 542 releases the impedance measurement by the impedance measurement unit 55. Correspondingly, in step S5, the impedance measuring unit 55 measures the impedance of the fuel cell 1, estimates the amount of water remaining in the fuel cell 1 (water content), and sends it to the scavenging process control unit 56. Output.

ステップＳ６において、現時点の含水量が掃気処理を要する量を超えているか否かが判定される。その結果、含水量が適正範囲でありそのまま燃料電池システムの運転を停止しても不都合のない程度の量に制御されていれば（ＮＯ）、掃気処理制御部５６はそのまま処理を終了する。一方、含水量が掃気を要する量を超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７に移行し、掃気処理制御部５６は含水量が適正範囲に入るまでに必要な掃気時間または掃気量、掃気強度を演算し、演算された回転数で駆動するための駆動信号をコンプレッサ２２に出力し、演算された掃気時間が経過した後、コンプレッサ２２を停止させ、掃気処理を終了する。以上の処理により、燃料電池１の含水量は適正範囲に収束し、システムを停止させることが可能となる。 In step S6, it is determined whether or not the current water content exceeds the amount that requires the scavenging process. As a result, if the water content is within the proper range and is controlled to an amount that does not cause any inconvenience even if the operation of the fuel cell system is stopped as it is (NO), the scavenging process control unit 56 ends the process as it is. On the other hand, if the water content exceeds the amount that requires scavenging (YES), the process proceeds to step S7, and the scavenging process control unit 56 sets the scavenging time, the scavenging amount, and the scavenging intensity required until the water content enters the appropriate range. A calculation signal is output to the compressor 22 for driving at the calculated number of revolutions. After the calculated scavenging time has elapsed, the compressor 22 is stopped and the scavenging process is terminated. With the above processing, the water content of the fuel cell 1 converges to an appropriate range, and the system can be stopped.

次に、図５のタイミングチャートを参照しながら、上記システム停止処理におけるフラグ状態とインピーダンス測定の関係を説明する。
時刻ｔ０では燃料電池１は通常モードで運転されている。ここで、時刻ｔ０では燃料電池１の電解質膜の酸化された触媒をリフレッシュし、還元させるための触媒活性化（リフレッシュ）処理が行われているものとする。リフレッシュ処理ではリフレッシュ運転フラグがオン状態となっている。リフレッシュ処理中はエアコンプレッサの運転を停止するため、エアコンプレッサ運転フラグはオフ状態“０”となっている。 Next, the relationship between the flag state and the impedance measurement in the system stop process will be described with reference to the timing chart of FIG.
At time t0, the fuel cell 1 is operated in the normal mode. Here, at time t0, it is assumed that a catalyst activation (refresh) process for refreshing and reducing the oxidized catalyst of the electrolyte membrane of the fuel cell 1 is performed. In the refresh process, the refresh operation flag is on. Since the operation of the air compressor is stopped during the refresh process, the air compressor operation flag is in the off state “0”.

時刻ｔ１において、イグニッションキーがオフになって、システム終了処理に移行すると、停止モードに移行する。この時、運転モードフラグＦａは通常モードから停止モードに移行する。同時に、リフレッシュ運転フラグは、オン状態“１”からオフ状態“０”に移行する。また、エアコンプレッサ運転フラグがオフ状態“０”からオン状態“１”に変更され、エアコンプレッサ２２に運転再開指令が出される。 When the ignition key is turned off at time t1 and the system is shifted to the system termination process, the mode is shifted to the stop mode. At this time, the operation mode flag Fa shifts from the normal mode to the stop mode. At the same time, the refresh operation flag shifts from the on state “1” to the off state “0”. Further, the air compressor operation flag is changed from the off state “0” to the on state “1”, and an operation restart command is issued to the air compressor 22.

従来のインピーダンス測定およびそれに対応する発電特性を破線で示してある。従来システムでは、この時点（時刻ｔ１）でインピーダンスの計測指令が出されていたが、この時点では直前までリフレッシュ運転していたため燃料電池１はエア不足となっている。このため、燃料電池の発電電力は、破線で示すようにインピーダンス計測に必要なレベルに達していない。このような場合にインピーダンス計測を試みてもインピーダンス測定自体が不可能であるか、仮にインピーダンスが計測されたとしても不正確な値が計測されてしまう。このような状態で計測されるインピーダンス値は、十分な電力で測定されるべき正確な値よりも高い値を示す（図３参照）。インピーダンスが高いということは含水量が少ないと推測されることになり、そのままシステムを停止可能な状態と判定されるおそれがあった。実際の含水量はインピーダンス計測で誤って推定された含水量より多いため、過剰な水分を残したままシステムを停止し、凍結等によりシステムに悪影響を与える可能性があった。 Conventional impedance measurements and corresponding power generation characteristics are indicated by broken lines. In the conventional system, an impedance measurement command is issued at this time (time t1), but at this time, the fuel cell 1 is short of air because the refresh operation is performed immediately before. For this reason, the power generated by the fuel cell does not reach the level necessary for impedance measurement as indicated by the broken line. In such a case, even if the impedance measurement is attempted, the impedance measurement itself is impossible, or even if the impedance is measured, an incorrect value is measured. The impedance value measured in such a state is higher than an accurate value to be measured with sufficient power (see FIG. 3). If the impedance is high, it is presumed that the water content is low, and it may be determined that the system can be stopped as it is. Since the actual water content is higher than the water content erroneously estimated by the impedance measurement, the system may be stopped with excessive moisture remaining, and the system may be adversely affected by freezing or the like.

本発明に係る燃料電池システムでは、時刻ｔ１において、イグニッションキーがオフになってシステム終了処理に移行し、リフレッシュ運転フラグがオン状態“１”からオフ状態“０”に転じ、エアコンプレッサ運転フラグがオフ状態“０”からオン状態“１”になり、エアコンプレッサ２２に運転再開指令が出された時点から、さらに予め定めた一定時間Ｘ、インピーダンス計測が禁止され、待機状態となる。そして、一定時間Ｘが経過した時刻ｔ２において、インピーダンス計測が解禁され、インピーダンス計測指令が出力される。この時点では、時刻ｔ１から開始したエアコンプレッサの運転により燃料電池１に十分なエアが供給されているので、燃料電池１の発電電力も実線にて示すようにインピーダンス計測に十分な電力となっていので、計測されるインピーダンス値は正確な値となり、推測される含水量も現実の残留水分量に近似した値となる。よって、掃気処理の有無を正しく判定し、掃気時間を正確に推測し、適切な含水量にまで掃気してから（時刻ｔ３）、システムを停止することができるようになる。 In the fuel cell system according to the present invention, at time t1, the ignition key is turned off, the system is shifted to the system termination process, the refresh operation flag is changed from the on state “1” to the off state “0”, and the air compressor operation flag is set. From the time when the off state “0” is changed to the on state “1” and the operation restart command is issued to the air compressor 22, impedance measurement is prohibited for a predetermined time period X, and a standby state is entered. Then, at time t2 when a certain time X has elapsed, impedance measurement is lifted and an impedance measurement command is output. At this time, since sufficient air is supplied to the fuel cell 1 by the operation of the air compressor started from the time t1, the generated power of the fuel cell 1 is also sufficient for impedance measurement as shown by the solid line. Therefore, the measured impedance value is an accurate value, and the estimated water content is also a value that approximates the actual residual water content. Therefore, it is possible to correctly determine the presence or absence of the scavenging process, accurately estimate the scavenging time, scavenge to an appropriate water content (time t3), and then stop the system.

以上、本実施形態１によれば、判定手段５４１により、エア供給停止が解除された直後にシステム停止要求が出されたことを検出するので、エア不足となっていることを適切に判定し、この期間を避けてインピーダンス計測を行うことが可能である。 As described above, according to the first embodiment, the determination unit 541 detects that the system stop request has been issued immediately after the air supply stop is canceled. It is possible to perform impedance measurement while avoiding this period.

本実施形態１によれば、エア供給停止が解除されてから一定期間Ｘが過ぎるまで待ってからインピーダンス計測が解禁されるので、エア供給開始後、インピーダンス計測に必要な電力が発電可能となってからインピーダンス計測されることになり、正しいインピーダンス値に基づき適切な掃気処理制御が可能となる。 According to the first embodiment, since the impedance measurement is lifted after waiting for a certain period X after the air supply stop is released, the power necessary for impedance measurement can be generated after the air supply is started. Therefore, the scavenging process can be controlled appropriately based on the correct impedance value.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの構成及び機能ブロックは、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの構成（図１）及び機能ブロック（図２）と同じである。ただし、燃料電池システムの終了処理に含まれる燃料電池のインピーダンス計測を開始するタイミング判定方法が異なる。 (Second Embodiment)
The configuration and functional blocks of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention are the same as the configuration (FIG. 1) and functional blocks (FIG. 2) of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. . However, the timing determination method for starting the impedance measurement of the fuel cell included in the termination process of the fuel cell system is different.

図６は、本実施形態２に係るシステム終了処理における動作を示すフローチャート図である。
上記第１の実施形態と同様、まず、ステップＳ２１において、イグニッションキーがオフ状態であるか否かが判定される。イグニッションキーがオフにされると運転モードフラグＦｍが通常モードから停止モードに変更になる。運転モードフラグＦｍが停止モードになっていた場合は（ＹＥＳ）、インピーダンス計測許可部５４の判定手段５４１はステップＳ２２に進む。一方、運転モードフラグＦｍが停止モードになっていない場合には（ＮＯ）、システム終了処理時ではないと判断できるので、この処理を終了する。 FIG. 6 is a flowchart showing an operation in the system termination process according to the second embodiment.
As in the first embodiment, first, in step S21, it is determined whether or not the ignition key is off. When the ignition key is turned off, the operation mode flag Fm is changed from the normal mode to the stop mode. When the operation mode flag Fm is in the stop mode (YES), the determination unit 541 of the impedance measurement permission unit 54 proceeds to step S22. On the other hand, when the operation mode flag Fm is not in the stop mode (NO), it can be determined that it is not at the time of the system termination process, so this process is terminated.

ステップＳ２２において、システムが停止モードに移行する直前の段階でエアコンプレッサ（空気極側のコンプレッサ２２）が運転されていたか否かが判定される。エアコンプレッサ２２の運転状態は、エアコンプレッサ運転フラグＦａにより判定される。エアコンプレッサ運転フラグＦａがオフ状態であり、エアコンプレッサが直前まで停止状態であった場合（ＹＥＳ）、判定手段５４１はステップＳ２３に進む。一方、エアコンプレッサ運転フラグＦａがオン状態であり、運転が継続されていたと判定できる場合には（ＮＯ）、待機する。 In step S22, it is determined whether or not the air compressor (the air electrode side compressor 22) has been operated immediately before the system shifts to the stop mode. The operation state of the air compressor 22 is determined by the air compressor operation flag Fa. When the air compressor operation flag Fa is off and the air compressor is stopped until just before (YES), the determination unit 541 proceeds to step S23. On the other hand, if the air compressor operation flag Fa is on and it can be determined that the operation has been continued (NO), the system waits.

ステップＳ２３において、判定手段５４１は、所定のインターバル期間Ｙごとに、燃料電池１の出力電圧Ｖｆを参照し、電両電池の出力電圧Ｖｆが所定のしきい値電圧Ｖｔｈに達しているか否かを判定する。燃料電池の出力電圧は発電可能な電力と相関している。よって、判定手段５４１が比較するしきい値電圧Ｖｔｈを、インピーダンス計測に必要な電力を供給可能な発電状態における燃料電池１の出力電力に設定しておく。 In step S23, the determination means 541 refers to the output voltage Vf of the fuel cell 1 every predetermined interval period Y, and determines whether or not the output voltage Vf of the electric battery has reached a predetermined threshold voltage Vth. judge. The output voltage of the fuel cell correlates with the power that can be generated. Therefore, the threshold voltage Vth to be compared by the determination unit 541 is set to the output power of the fuel cell 1 in a power generation state in which power necessary for impedance measurement can be supplied.

また、燃料電池１の出力電圧Ｖｆを参照するインターバル期間Ｙは、待機手段５４２がタイマーで管理する。このタイマーで計測されるインターバル期間Ｙは、上記第１の実施形態で用いた時刻Ｘ、すなわち、設定されたエアコンプレッサの回転数でエアの供給を再開した場合に、燃料電池１の発電電力が上昇し、インピーダンス計測に足りる電力量を供給可能となる最低時間Ｔmin以上の期間としてもよいが、本実施形態では、それより短い期間としてもよい。本実施形態では、燃料電池１の発電電圧を監視することにより、インピーダンス計測に十分な電力が発電可能か否かをモニターするからである。 In addition, the standby unit 542 manages the interval period Y in which the output voltage Vf of the fuel cell 1 is referred to with a timer. The interval period Y measured by this timer is the time X used in the first embodiment, that is, when the supply of air is resumed at the set rotation speed of the air compressor, the generated power of the fuel cell 1 is The period may be longer than the minimum time Tmin during which the amount of power sufficient for impedance measurement can be supplied, but in this embodiment, it may be shorter. This is because in the present embodiment, by monitoring the power generation voltage of the fuel cell 1, it is monitored whether or not sufficient power for impedance measurement can be generated.

ステップＳ２３において、燃料電池１の出力電圧Ｖｆがしきい値電圧Ｖｔｈ以上となるまでは（ＮＯ）、待機手段５４２はインピーダンス計測部５５による計測を禁止し続ける。燃料電池１の出力電圧Ｖｆがしきい値電圧Ｖｔｈ以上となったら（ＹＥＳ）、待機手段５４２はインピーダンス計測部５５によりインピーダンス計測を解禁する。これに対応して、ステップＳ２４において、インピーダンス計測部５５は燃料電池１のインピーダンスの計測を実施し、燃料電池１に残存している水分量（含水量）を推測し、掃気処理制御部５６に出力する。 In step S23, until the output voltage Vf of the fuel cell 1 becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth (NO), the standby unit 542 continues to prohibit measurement by the impedance measuring unit 55. When the output voltage Vf of the fuel cell 1 becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth (YES), the standby unit 542 prohibits impedance measurement by the impedance measuring unit 55. Correspondingly, in step S24, the impedance measuring unit 55 measures the impedance of the fuel cell 1, estimates the amount of water remaining in the fuel cell 1 (water content), and sends it to the scavenging process control unit 56. Output.

ステップＳ２５において、現時点の含水量が掃気処理を要する量を超えているか否かが判定される。その結果、含水量が適正範囲でありそのまま燃料電池システムの運転を停止しても不都合のない程度の量に制御されていれば（ＮＯ）、掃気処理制御部５６はそのまま処理を終了する。一方、含水量が掃気を要する量を超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２６に移行し、掃気処理制御部５６は含水量が適正範囲に入るまでに必要な掃気時間または掃気量、掃気強度を演算し、演算された回転数で駆動するための駆動信号をコンプレッサ２２に出力し、演算された掃気時間が経過した後、コンプレッサ２２を停止させ、掃気処理を終了する。以上の処理により、燃料電池１の含水量は適正範囲に収束し、システムを停止させることが可能となる。 In step S25, it is determined whether or not the current water content exceeds the amount that requires the scavenging process. As a result, if the water content is within the proper range and is controlled to an amount that does not cause any inconvenience even if the operation of the fuel cell system is stopped as it is (NO), the scavenging process control unit 56 ends the process as it is. On the other hand, if the water content exceeds the amount that requires scavenging (YES), the process proceeds to step S26, and the scavenging process control unit 56 sets the scavenging time, the scavenging amount, and the scavenging intensity required until the water content enters the appropriate range. A calculation signal is output to the compressor 22 for driving at the calculated number of revolutions. After the calculated scavenging time has elapsed, the compressor 22 is stopped and the scavenging process is terminated. With the above processing, the water content of the fuel cell 1 converges to an appropriate range, and the system can be stopped.

次に、図７のタイミングチャートを参照しながら、本第２の実施形態におけるシステム停止処理のフラグ状態とインピーダンス測定の関係を説明する。
図７に示すように、時刻ｔ０では燃料電池１は通常モードで運転されている。時刻ｔ１において、イグニッションキーがオフになって、システム終了処理に移行すると、停止モードに移行する。この時、運転モードフラグＦａは通常モードから停止モードに移行する。同時に、リフレッシュ運転フラグは、オン状態“１”からオフ状態“０”に移行する。また、エアコンプレッサ運転フラグがオフ状態“０”からオン状態“１”に変更され、エアコンプレッサ２２に運転再開指令が出される。 Next, the relationship between the flag state of the system stop process and the impedance measurement in the second embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
As shown in FIG. 7, at time t0, the fuel cell 1 is operated in the normal mode. When the ignition key is turned off at time t1 and the system is shifted to the system termination process, the mode is shifted to the stop mode. At this time, the operation mode flag Fa shifts from the normal mode to the stop mode. At the same time, the refresh operation flag shifts from the on state “1” to the off state “0”. Further, the air compressor operation flag is changed from the off state “0” to the on state “1”, and an operation restart command is issued to the air compressor 22.

従来のインピーダンス測定およびそれに対応する発電特性を破線で示してある。従来システムでは、この時点（時刻ｔ１）でインピーダンスの計測指令が出されていたが、この時点での燃料電池１の出力電圧ＶｆはＶ１であるが、この状態で燃料電池に発電可能な電力は、インピーダンス計測に必要なレベルに達していない。このような場合にインピーダンス計測を試みてもインピーダンス測定自体が不可能であるか、仮にインピーダンスが計測されたとしても不正確な値が計測されてしまう。このような状態で計測されるインピーダンス値は、十分な電力で測定されるべき正確な値よりも高い値を示す。インピーダンスが高いということは含水量が少ないと推測されることになり、そのままシステムを停止可能な状態と判定されるおそれがあった。実際の含水量はインピーダンス計測で誤って推定された含水量より多いため、過剰な水分を残したままシステムを停止し、凍結等によりシステムに悪影響を与える可能性があった。 Conventional impedance measurements and corresponding power generation characteristics are indicated by broken lines. In the conventional system, an impedance measurement command is issued at this time (time t1), but the output voltage Vf of the fuel cell 1 at this time is V1, but the power that can be generated in the fuel cell in this state is The level required for impedance measurement has not been reached. In such a case, even if the impedance measurement is attempted, the impedance measurement itself is impossible, or even if the impedance is measured, an incorrect value is measured. The impedance value measured in such a state shows a value higher than an accurate value to be measured with sufficient power. If the impedance is high, it is presumed that the water content is low, and it may be determined that the system can be stopped as it is. Since the actual water content is higher than the water content erroneously estimated by the impedance measurement, the system may be stopped with excessive moisture remaining, and the system may be adversely affected by freezing or the like.

一方、本発明に係る燃料電池システムでは、時刻ｔ１において、イグニッションキーがオフになってシステム終了処理に移行し、リフレッシュ運転フラグがオン状態“１”からオフ状態“０”に転じ、エアコンプレッサ運転フラグがオフ状態“０”からオン状態“１”になり、エアコンプレッサ２２に運転再開指令が出された時点から定期的に燃料電池１の出力電力Ｖｆがモニターされる。そして、燃料電池１の出力電力Ｖｆがしきい値電圧Ｖｔｈを超えたＶ２となった時刻ｔ２以降において、インピーダンス計測が解禁され、インピーダンス計測指令が出力される。この時点では、時刻ｔ１から開始したエアコンプレッサの運転により燃料電池１に十分なエアが供給されているので、燃料電池１の発電電力も実線にて示すようにインピーダンス計測に十分な電力となっていので、計測されるインピーダンス値は正確な値となり、推測される含水量も現実の残留水分量に近似した値となる。よって、掃気処理の有無を正しく判定し、掃気時間を正確に推測し、適切な含水量にまで掃気してから（時刻ｔ３）、システムを停止することができる。 On the other hand, in the fuel cell system according to the present invention, at the time t1, the ignition key is turned off and the process is shifted to the system termination process, the refresh operation flag is changed from the on state “1” to the off state “0”, and the air compressor operation is performed. The output power Vf of the fuel cell 1 is periodically monitored from the time when the flag changes from the off state “0” to the on state “1” and the operation restart command is issued to the air compressor 22. Then, after time t2 when the output power Vf of the fuel cell 1 becomes V2 exceeding the threshold voltage Vth, impedance measurement is lifted and an impedance measurement command is output. At this time, since sufficient air is supplied to the fuel cell 1 by the operation of the air compressor started from the time t1, the generated power of the fuel cell 1 is also sufficient for impedance measurement as shown by the solid line. Therefore, the measured impedance value is an accurate value, and the estimated water content is also a value that approximates the actual residual water content. Therefore, it is possible to correctly determine the presence or absence of the scavenging process, accurately estimate the scavenging time, scavenge to an appropriate water content (time t3), and then stop the system.

以上、本第２の実施形態によれば、燃料電池１の発電可能電力と相間関係がある出力電圧Ｖｆをモニターし、燃料電池１がインピーダンス計測に必要な電力を発電可能になった時からインピーダンス計測が行われるので、インターバル期間を短くとることで、遅滞なくシステム停止処理を実行することが可能である。 As described above, according to the second embodiment, the output voltage Vf having a correlation with the power that can be generated by the fuel cell 1 is monitored, and the impedance from the time when the fuel cell 1 can generate power necessary for impedance measurement. Since measurement is performed, the system stop process can be executed without delay by shortening the interval period.

（その他の実施形態）
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種種に変形して適用することが可能である。
例えば、上記の各実施形態では、まずインピーダンス計測が不可能な状態か否かの判定を行っていたが、本発明はこれに限らない。例えば、停止していたエア供給を再開した場合に、一定期間、インピーダンス計測に足りる電力を発電することが明らかに不可能であれば、インピーダンス計測の可否についての判定をすることなく、エア供給再開時から一定期間の経過後まで待って、最初のインピーダンス計測を行うようにしてもよい。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and can be applied in various forms without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, it is first determined whether or not impedance measurement is impossible, but the present invention is not limited to this. For example, if the air supply that was stopped is restarted, if it is clearly impossible to generate enough power for impedance measurement for a certain period of time, the air supply restarts without determining whether impedance measurement is possible. The first impedance measurement may be performed after a certain period of time elapses from time.

また、上記実施形態では、イグニッションキーがオフになった時点で、リフレッシュ処理のために酸素不足が生じていることを前提としていたが、これに限らない。その他の実施形態として、燃料電池１の発電電力が十分でなく、インピーダンス計測処理が不可能な他の場合にも上記の実施形態と同様のインピーダンス計測処理を実施することができる。例えば、燃料電池システムが間欠運転モードであり、インピーダンス計測処理が要求された時点で、燃料電池１の出力電力または出力電圧がインピーダンス計測処理に必要な値に達していない場合や、エア供給が停止されてから一定時間が経過していない場合（即ち、酸素不足が生じている場合）には、上記の各実施形態と同様のタイミング判定を行った上でのインピーダンス計測処理が可能である。 In the above embodiment, it is assumed that oxygen deficiency occurs due to the refresh process when the ignition key is turned off. However, the present invention is not limited to this. As another embodiment, the impedance measurement process similar to the above-described embodiment can be performed in other cases where the generated power of the fuel cell 1 is not sufficient and the impedance measurement process is impossible. For example, when the fuel cell system is in the intermittent operation mode and the impedance measurement process is requested, the output power or output voltage of the fuel cell 1 does not reach the value required for the impedance measurement process, or the air supply is stopped. When a certain time has not elapsed since the operation was performed (that is, when oxygen deficiency has occurred), impedance measurement processing can be performed after timing determination similar to that in each of the above embodiments is performed.

また、システムの完全停止時だけでなく、断続的に燃料電池１を止める間欠モードにおいてインピーダンス計測が必要となる処理において、本発明を適用することができる。 Further, the present invention can be applied not only when the system is completely stopped but also in a process that requires impedance measurement in an intermittent mode in which the fuel cell 1 is intermittently stopped.

第１および第２の実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on 1st and 2nd embodiment. 第１および第２の実施形態に係る燃料電池システムの制御部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the control part of the fuel cell system which concerns on 1st and 2nd embodiment. インピーダンス計測許可部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of an impedance measurement permission part. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの制御部５０におけるインピーダンス計測の開始タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the start timing of the impedance measurement in the control part 50 of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る燃料電池システムの制御部５０におけるインピーダンス計測開始タイミングの制御を含む一連の動作を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows a series of operation | movement including control of the impedance measurement start timing in the control part 50 of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る燃料電池システムの制御部５０におけるインピーダンス計測の開始タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the start timing of the impedance measurement in the control part 50 of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る燃料電池システムの制御部５０におけるインピーダンス計測開始タイミングの制御を含む一連の動作を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows a series of operation | movement including control of the impedance measurement start timing in the control part 50 of the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment.

Explanation of symbols

１…燃料電池、１０…燃料ガス配管系、１１…水素ガス供給源、１２…水素ガス供給路、１３…循環路、１４…気液分離器、１５…水素ポンプ、１６…バッファタンク、１７…排出路、１８…希釈器、２０…酸化ガス配管系、２１…エアクリーナ、２２…コンプレッサ、２３…加湿器、３０…冷媒配管系、３１…ラジエータ、３２…ファン、３３…冷却水ポンプ、４０…電力系、４１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２…バッテリ、４３…インバータ、４４…トラクションモータ、４５…電圧センサ、４６…電流センサ、５０…制御部、５１…目標電圧決定部、５２…重畳信号生成部、５３…電圧指令信号生成部、５４…インピーダンス演算部、５５…インピーダンス比較部、５６…掃気処理制御部、ｐ１〜ｐ３…圧力センサ、Ｐ１…圧力下限値、Ｐ２…圧力上限値、ＲＧ…調圧弁、ＳＶ１…元弁、ＳＶ２…燃料電池入口遮断弁、ＳＶ３…燃料電池出口遮断弁、ＳＶ４…気液分離器用遮断弁、ＳＶ５…パージ遮断弁、ＳＶ６…循環路遮断弁、ＳＶ８〜ＳＶ９…遮断弁、ＳＶ７…循環路遮断弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 10 ... Fuel gas piping system, 11 ... Hydrogen gas supply source, 12 ... Hydrogen gas supply path, 13 ... Circulation path, 14 ... Gas-liquid separator, 15 ... Hydrogen pump, 16 ... Buffer tank, 17 ... Discharge path, 18 ... Diluter, 20 ... Oxidizing gas piping system, 21 ... Air cleaner, 22 ... Compressor, 23 ... Humidifier, 30 ... Refrigerant piping system, 31 ... Radiator, 32 ... Fan, 33 ... Cooling water pump, 40 ... Power system 41 ... DC / DC converter 42 ... battery 43 ... inverter 44 ... traction motor 45 ... voltage sensor 46 ... current sensor 50 ... control unit 51 ... target voltage determination unit 52 ... superimposed signal generation , 53 ... Voltage command signal generator, 54 ... Impedance calculator, 55 ... Impedance comparator, 56 ... Scavenging process controller, p1 to p3 ... Pressure sensor, P1 ... Pressure lower limit value P2 ... Pressure upper limit value, RG ... Pressure regulating valve, SV1 ... Main valve, SV2 ... Fuel cell inlet shutoff valve, SV3 ... Fuel cell outlet shutoff valve, SV4 ... Gas-liquid separator shutoff valve, SV5 ... Purge shutoff valve, SV6 ... Circulation Road shut-off valve, SV8 to SV9 ... shut-off valve, SV7 ... circuit shut-off valve

Claims

In a fuel cell system for estimating the moisture remaining in the fuel cell by measuring the impedance of the fuel cell,
If the impedance is not suitable for measurement, measuring the impedance after a predetermined waiting time has elapsed,
A fuel cell system.

Determining means for determining whether or not the impedance measurement is impossible;
When it is determined that the impedance cannot be measured, a standby unit that measures the impedance after the predetermined waiting time has elapsed,
The fuel cell system according to claim 1, comprising:

The predetermined waiting time is from when the stopped air supply is resumed in a state where the system is operating normally to when the fuel cell can generate power necessary for the impedance measurement. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel cell system is set to a longer time.

4. The fuel cell system according to claim 2, wherein the state in which impedance cannot be measured is a state in which a system stop is requested in a state in which air supply to the fuel cell is stopped.

The fuel cell system according to claim 2 or 3, wherein the state in which the impedance cannot be measured is a state in which an output voltage of the fuel cell is equal to or lower than a predetermined threshold value.

4. The fuel cell system according to claim 2, wherein the state in which the impedance cannot be measured is a state in which a predetermined period of time has not elapsed since air supply to the fuel cell was resumed.