JP2009135029A - Fuel cell system, and mobile body - Google Patents

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統將 石河
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make reasonable the execution timing of learning of a control value computing function used in computing of a control value in a battery system having an injector. <P>SOLUTION: The fuel cell system equipped with the injector supplying fuel gas to a fuel cell in a fuel gas supply passage communicating to the fuel cell includes a control means computing a control value with the prescribed control value computing function based on the operation state of the fuel cell and controlling the driving of the injector based on the control value; and a learning means learning the control value computing function of the injector. The injector is driven in the prescribed driving cycle and supplies fuel gas to the fuel cell. The learning of the control value computing function is conducted each driving cycle of the injector when the prescribed condition is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に通じる燃料ガス供給流路に、燃料電池側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システム、及び当該燃料電池システムを備えた移動体に関する。   The present invention relates to a fuel cell system provided with a fuel gas supply device that supplies fuel gas to a fuel cell side in a fuel gas supply channel that communicates with the fuel cell, and a movable body provided with the fuel cell system.

現在、反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)の供給を受けて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが提案され、実用化されている。かかる燃料電池システムには、水素タンク等の燃料供給源から燃料電池に燃料ガスを流すための燃料ガス供給流路が設けられ、この燃料ガス供給流路には、例えば燃料電池側に所望の流量及び圧力の燃料ガスを供給するインジェクタが設けられている。   Currently, a fuel cell system including a fuel cell that receives a supply of reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) and generates electric power has been proposed and put into practical use. Such a fuel cell system is provided with a fuel gas supply channel for flowing fuel gas from a fuel supply source such as a hydrogen tank to the fuel cell, and the fuel gas supply channel has a desired flow rate on the fuel cell side, for example. And an injector for supplying fuel gas at a pressure.

上記インジェクタの駆動は、燃料電池システムの制御装置により厳格に制御されている。制御装置は、燃料電池の運転状態に基づいて、所定の制御演算則の制御値演算関数を用いて燃料噴出時間などの制御値を算出し、その制御値に基づいてインジェクタの駆動を制御している。この制御には、例えばPI制御などのフィードバック制御が多く用いられている。   The drive of the injector is strictly controlled by a control device of the fuel cell system. The control device calculates a control value such as a fuel injection time using a control value calculation function of a predetermined control calculation rule based on the operating state of the fuel cell, and controls the drive of the injector based on the control value. Yes. For this control, for example, feedback control such as PI control is often used.

例えば上記PI制御で制御値を算出する場合には、例えばインジェクタの二次側目標圧力と燃料電池の発電電流のとの関係を示すマップなどの複数の制御値演算関数が用いられている。しかしながら、これらの制御値演算関数は、例えば燃料電池の運転状態やインジェクタなどの経年変化や個体差により変動するものであるため、これらの制御値演算関数を適宜学習し、更新することが求められている。そして、通常、制御値演算関数を学習する場合には、現状の運転状態を示す数値を取得し、それを用いて学習する必要があるため、例えばそのときの運転状態が一時的に不安定な状態にあるようなときは、学習に適さない。このため、制御値演算関数の学習を、定常状態となる予め定められた所定の条件が揃った場合に行うことが提案されている(特許文献1参照)。   For example, when the control value is calculated by the PI control, for example, a plurality of control value calculation functions such as a map showing the relationship between the secondary target pressure of the injector and the generated current of the fuel cell are used. However, since these control value calculation functions vary depending on, for example, aging of the fuel cell and injectors, and individual differences, it is required to learn and update these control value calculation functions as appropriate. ing. Usually, when learning a control value calculation function, it is necessary to acquire a numerical value indicating the current operation state and learn using it. For example, the operation state at that time is temporarily unstable. When it is in a state, it is not suitable for learning. For this reason, it has been proposed that the control value calculation function is learned when a predetermined condition that is in a steady state is met (see Patent Document 1).

特開2007−165183号公報JP 2007-165183 A

しかしながら、通常、上記学習は、一定条件のもと、制御装置からインジェクタに制御信号が送られる最短の制御周期毎に行われている。このため、条件さえ揃っていれば、インジェクタの駆動周期よりも短いタイミングで学習が行われてしまう。駆動周期より短いタイミングで学習が行われると、次の駆動に反映されないものが生じるため、その学習が無駄になることがある。また、学習回数が無駄に多くなると、演算誤差等により、中には精度の低い学習が行われる恐れがある。この結果、インジェクタの制御の精度が低下する恐れもある。   However, normally, the learning is performed for each shortest control cycle in which a control signal is sent from the control device to the injector under a certain condition. For this reason, as long as the conditions are met, learning is performed at a timing shorter than the drive cycle of the injector. If learning is performed at a timing shorter than the driving cycle, some of the learning is not reflected in the next driving, and the learning may be wasted. Also, if the number of times of learning increases unnecessarily, there is a risk that learning with low accuracy may be performed due to calculation errors or the like. As a result, the accuracy of injector control may be reduced.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、インジェクタなどの燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システムにおいて、制御値を算出する際に用いられるマップなどの制御値演算関数の学習の実行タイミングを適正化することをその目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and in a fuel cell system equipped with a fuel gas supply device such as an injector, execution of learning of a control value calculation function such as a map used for calculating a control value is performed. Its purpose is to optimize timing.

上記の課題を解決するための本発明は、燃料電池に通じる燃料ガス供給流路に、燃料電池側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、燃料電池の運転状態に基づいて所定の制御値演算関数を用いて制御値を算出し、当該制御値に基づいて燃料ガス供給装置の駆動を制御する制御手段と、燃料ガス供給装置の前記制御値演算関数を学習する学習手段と、を有し、前記燃料ガス供給装置は、所定の駆動周期で駆動して燃料電池側に燃料ガスを供給し、前記制御値演算関数の学習は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期毎に、所定の条件を満たしたときに行われることを特徴とする。   The present invention for solving the above problems is a fuel cell system comprising a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell side in a fuel gas supply channel leading to the fuel cell. A control value is calculated using a predetermined control value calculation function based on the state, and control means for controlling the drive of the fuel gas supply device based on the control value, and the control value calculation function of the fuel gas supply device are learned Learning means, and the fuel gas supply device is driven at a predetermined driving cycle to supply fuel gas to the fuel cell side, and the learning of the control value calculation function is performed by driving the fuel gas supply device. It is performed when a predetermined condition is satisfied for each period.

なお、「燃料ガス供給装置」には、例えばその上流側と下流側とを連通する内部流路と、該内部流路内に移動可能に配設されその移動位置に応じて前記内部流路の開口面積を変更可能な弁体と、電磁駆動力により前記弁体を駆動する弁体駆動部と、を備えてなる電磁駆動方式のインジェクタや、例えばエア圧やモータによってダイヤフラムを介して弁体が駆動されるダイヤフラム式のレギュレータのような可変調圧レギュレータなどが含まれる。   The “fuel gas supply device” includes, for example, an internal flow path that communicates the upstream side and the downstream side thereof, and is movably disposed in the internal flow path. An electromagnetically driven injector comprising a valve element whose opening area can be changed and a valve element driving unit that drives the valve element by electromagnetic driving force, or a valve element via a diaphragm by, for example, air pressure or a motor. Examples include a adjustable pressure regulator such as a driven diaphragm regulator.

また、「制御値演算関数」には、制御値の算出に必要な演算式や関係式が含まれ、例えば燃料電池の入口側ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側ガス状態)と入口側目標ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側目標ガス状態)との関係、燃料電池の入口側ガス状態(燃料ガス供給装置の二次側ガス状態)と発電電流との関係、燃料ガス供給装置の一次側ガス状態と二次側ガス状態との関係、燃料ガス供給装置の一次側ガス状態と燃料電池の発電電流との関係などを表す関係式や、制御則の演算式などが含まれる。   The “control value calculation function” includes calculation expressions and relational expressions necessary for calculating the control value. For example, the fuel cell inlet side gas state (secondary gas state of the fuel gas supply device) and the inlet side Relationship between target gas state (secondary target gas state of fuel gas supply device), relationship between fuel cell inlet side gas state (secondary gas state of fuel gas supply device) and power generation current, fuel gas supply device The relational expression showing the relationship between the primary gas state and the secondary gas state, the relationship between the primary gas state of the fuel gas supply device and the power generation current of the fuel cell, the arithmetic expression of the control law, and the like are included.

また、「制御値演算関数の学習」には、制御値演算関数自体の更新のみならず、制御値演算関数の再演算により算出値を更新することも含まれる。   Further, “learning the control value calculation function” includes not only updating the control value calculation function itself but also updating the calculated value by recalculation of the control value calculation function.

また、「制御値」には、例えば燃料ガス供給装置が電磁駆動方式のインジェクタである場合には、噴射量、噴射時間、デューティー比、駆動周波数、駆動パルス等が含まれ、また、燃料ガス供給装置がダイヤフラム式のレギュレータである場合には、ダイヤフラムを介して弁体を開方向又は閉方向に付勢する印加圧力(例えば、流体圧やバネ圧)等が含まれる。   In addition, the “control value” includes, for example, an injection amount, an injection time, a duty ratio, a driving frequency, a driving pulse, and the like when the fuel gas supply device is an electromagnetic drive type injector. When the device is a diaphragm type regulator, an applied pressure (for example, fluid pressure or spring pressure) that urges the valve body in the opening direction or the closing direction via the diaphragm is included.

本発明によれば、制御値演算関数の学習が、一定の条件の下、燃料ガス供給装置の駆動周期毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、制御値演算関数の学習の実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、燃料ガス供給装置の制御精度も向上する。   According to the present invention, since learning of the control value calculation function is performed for each drive cycle of the fuel gas supply device under a certain condition, useless learning is eliminated and the execution timing of learning of the control value calculation function is appropriate. It becomes. Further, this enables learning with higher accuracy and improves control accuracy of the fuel gas supply device.

前記燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期よりも短い制御周期で燃料ガス供給装置と制御信号を通信しており、前記制御値演算関数の学習は、前記駆動周期の切り替わりタイミングと一致する前記制御周期の制御信号通信タイミング、或いは前記駆動周期の切り替わりタイミングに最も近い前記制御周期の制御信号通信タイミングにおける、燃料ガスの供給状態或いは燃料電池の運転状態に関する値を用いて行われるようにしてもよい。かかる場合、駆動周期内のほぼ一定のタイミングでの値を用いて制御値演算関数の学習が行われるので、安定した精度の高い学習が可能になる。   In the fuel cell system, the control means communicates a control signal with the fuel gas supply device in a control cycle shorter than the drive cycle of the fuel gas supply device, and learning of the control value calculation function is performed in the drive cycle. The value relating to the fuel gas supply state or the fuel cell operating state at the control signal communication timing of the control cycle that coincides with the switching timing of the fuel cell or at the control signal communication timing of the control cycle closest to the switching timing of the driving cycle is used. May be performed. In such a case, learning of the control value calculation function is performed using values at substantially constant timing within the driving cycle, and thus stable and highly accurate learning is possible.

また、前記制御値演算関数の学習は、少なくとも燃料ガス供給装置の駆動周期に対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されるようにしてもよい。これにより、燃料ガス供給装置が不安定の運転状態のときに制御値演算関数が学習されることを防止できる。   The learning of the control value calculation function may be prohibited at least when the duty ratio, which is the ratio of the output time to the drive cycle of the fuel gas supply device, is equal to or greater than a predetermined threshold value. Thereby, it is possible to prevent the control value calculation function from being learned when the fuel gas supply device is in an unstable operation state.

前記制御値演算関数の学習は、前記燃料電池の燃料ガス消費流量に対応する複数の学習領域毎に行われるようにしてもよい。これによれば、燃料電池の実際の燃料ガス消費量に応じて学習を行うので、学習を安定的に高い精度で行うことができる。   The learning of the control value calculation function may be performed for each of a plurality of learning regions corresponding to the fuel gas consumption flow rate of the fuel cell. According to this, since learning is performed according to the actual fuel gas consumption of the fuel cell, learning can be stably performed with high accuracy.

前記燃料ガス供給装置は、燃料電池側に燃料ガスを供給するインジェクタであってもよい。   The fuel gas supply device may be an injector that supplies fuel gas to the fuel cell side.

また、別の観点による本発明によれば、上記燃料電池システムを備えた移動体が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a moving body provided with the fuel cell system.

本発明によれば、燃料ガス供給装置の制御値を算出する際に用いられる制御値演算関数の学習の実行タイミングが適正化されるので、無駄な学習がなくなり、より高い精度の学習が可能になる。この結果、燃料ガス供給装置のより高い精度の制御が可能になる。   According to the present invention, since the execution timing of learning of the control value calculation function used when calculating the control value of the fuel gas supply device is optimized, useless learning is eliminated and higher-accuracy learning is possible. Become. As a result, the fuel gas supply device can be controlled with higher accuracy.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム1について説明する。本実施形態においては、燃料電池システム1を燃料電池車両(移動体)の車載発電システムに適用した例について説明する。   Hereinafter, a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which the fuel cell system 1 is applied to an on-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (moving body) will be described.

先ず、本発明の実施形態に係る燃料電池システム1の構成について説明する。   First, the configuration of the fuel cell system 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

本実施形態に係る燃料電池システム1は、図1に示すように、反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて電力を発生する燃料電池10を備えるとともに、燃料電池10に空気などの酸化ガスを供給する酸化ガス配管系2、燃料電池10に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系3、システム全体を統合制御する制御装置(制御手段、学習手段)4等を備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 according to the present embodiment includes a fuel cell 10 that generates power by receiving supply of reaction gas (oxidizing gas and fuel gas), and the fuel cell 10 includes air or the like. An oxidizing gas piping system 2 for supplying oxidizing gas, a hydrogen gas piping system 3 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell 10, a control device (control means, learning means) 4 for integrated control of the entire system, and the like are provided. Yes.

燃料電池10は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池10により発生した電力は、PCU(Power Control Unit)11に供給される。PCU11は、燃料電池10とトラクションモータ12との間に配置されるインバータやDC‐DCコンバータ等を備えている。また、燃料電池10には、発電中の電流を検出する電流センサ13が取り付けられている。   The fuel cell 10 has a stack structure in which a required number of unit cells that generate power upon receiving a reaction gas are stacked. The electric power generated by the fuel cell 10 is supplied to a PCU (Power Control Unit) 11. The PCU 11 includes an inverter, a DC-DC converter, and the like that are disposed between the fuel cell 10 and the traction motor 12. Further, the fuel cell 10 is provided with a current sensor 13 for detecting a current during power generation.

酸化ガス配管系2は、加湿器20により加湿された酸化ガス(空気)を燃料電池10に供給する空気供給流路21と、燃料電池10から排出された酸化オフガスを加湿器20に導く空気排出流路22と、加湿器21から外部に酸化オフガスを導くための排気流路23と、を備えている。空気供給流路21には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器20に圧送するコンプレッサ24が設けられている。   The oxidant gas piping system 2 includes an air supply passage 21 that supplies the oxidant gas (air) humidified by the humidifier 20 to the fuel cell 10, and an air exhaust that guides the oxidant off-gas discharged from the fuel cell 10 to the humidifier 20. A flow path 22 and an exhaust flow path 23 for guiding the oxidizing off gas from the humidifier 21 to the outside are provided. The air supply passage 21 is provided with a compressor 24 that takes in the oxidizing gas in the atmosphere and pumps it to the humidifier 20.

水素ガス配管系3は、高圧(例えば70MPa)の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク30と、水素タンク30の水素ガスを燃料電池10に供給するための燃料ガス供給流路としての水素供給流路31と、燃料電池10から排出された水素オフガスを水素供給流路31に戻すための循環流路32と、を備えている。   The hydrogen gas piping system 3 includes a hydrogen tank 30 as a fuel supply source that stores high-pressure (for example, 70 MPa) hydrogen gas, and a fuel gas supply channel for supplying the hydrogen gas in the hydrogen tank 30 to the fuel cell 10. A hydrogen supply channel 31 and a circulation channel 32 for returning the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 10 to the hydrogen supply channel 31 are provided.

なお、水素タンク30に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。   Instead of the hydrogen tank 30, a reformer that generates a hydrogen-rich reformed gas from a hydrocarbon-based fuel, a high-pressure gas tank that stores the reformed gas generated by the reformer in a high-pressure state, and Can also be employed as a fuel supply source. A tank having a hydrogen storage alloy may be employed as a fuel supply source.

水素供給流路31には、水素タンク30からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁33と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ34と、インジェクタ35と、が設けられている。また、インジェクタ35の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力及び温度を検出する一次側圧力センサ41及び温度センサ42が設けられている。また、インジェクタ35の下流側であって水素供給流路31と循環流路32との合流部の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力を検出する二次側圧力センサ43が設けられている。   The hydrogen supply flow path 31 is provided with a shutoff valve 33 that shuts off or allows the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30, a regulator 34 that adjusts the pressure of the hydrogen gas, and an injector 35. A primary pressure sensor 41 and a temperature sensor 42 that detect the pressure and temperature of the hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 31 are provided on the upstream side of the injector 35. Further, on the downstream side of the injector 35 and upstream of the junction between the hydrogen supply flow path 31 and the circulation flow path 32, a secondary side pressure sensor 43 that detects the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 31. Is provided.

レギュレータ34は、その上流側圧力(一次圧)を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ34として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。   The regulator 34 is a device that regulates the upstream pressure (primary pressure) to a preset secondary pressure. In the present embodiment, a mechanical pressure reducing valve that reduces the primary pressure is employed as the regulator 34. The mechanical pressure reducing valve has a structure in which a back pressure chamber and a pressure adjusting chamber are formed with a diaphragm therebetween, and the primary pressure is reduced to a predetermined pressure in the pressure adjusting chamber by the back pressure in the back pressure chamber. Thus, a publicly known configuration for the secondary pressure can be employed.

本実施形態においては、図1に示すように、インジェクタ35の上流側にレギュレータ34を2個配置することにより、インジェクタ35の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタ35の機械的構造(弁体、筺体、流路、駆動装置等)の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ35の上流側圧力を低減させることができるので、インジェクタ35の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ35の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ35の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ35の応答性の低下を抑制することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the upstream pressure of the injector 35 can be effectively reduced by arranging two regulators 34 on the upstream side of the injector 35. For this reason, the design freedom of the mechanical structure (a valve body, a housing, a flow path, a drive device, etc.) of the injector 35 can be increased. In addition, since the upstream pressure of the injector 35 can be reduced, it is possible to prevent the valve body of the injector 35 from becoming difficult to move due to an increase in the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the injector 35. be able to. Accordingly, it is possible to widen the adjustable pressure width of the downstream pressure of the injector 35 and to suppress a decrease in responsiveness of the injector 35.

インジェクタ35は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ35は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向(気体流れ方向)に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。インジェクタ35の弁体は例えばソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を2段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御装置4から出力される制御信号によってインジェクタ35のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ35は、弁(弁体及び弁座)を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。   The injector 35 is an electromagnetically driven on-off valve capable of adjusting the gas flow rate and gas pressure by driving the valve body directly with a predetermined driving cycle with an electromagnetic driving force and separating it from the valve seat. The injector 35 includes a valve seat having an injection hole for injecting gaseous fuel such as hydrogen gas, a nozzle body for supplying and guiding the gaseous fuel to the injection hole, and an axial direction (gas flow direction) with respect to the nozzle body. And a valve body that is movably accommodated and opens and closes the injection hole. The valve body of the injector 35 is driven by a solenoid, for example, and the opening area of the injection hole can be switched between two stages or multiple stages by turning on and off the pulsed excitation current supplied to the solenoid. The gas injection time and gas injection timing of the injector 35 are controlled by a control signal output from the control device 4, whereby the flow rate and pressure of hydrogen gas are controlled with high accuracy. The injector 35 directly opens and closes the valve (valve body and valve seat) with an electromagnetic driving force, and has a high responsiveness because its driving cycle can be controlled to a highly responsive region.

なお、本実施形態においては、図1に示すように、水素供給流路31と循環流路32との合流部A1より上流側にインジェクタ35を配置している。また、図1に破線で示すように、燃料供給源として複数の水素タンク30を採用する場合には、各水素タンク30から供給される水素ガスが合流する部分(水素ガス合流部A2)よりも下流側にインジェクタ35を配置するようにする。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the injector 35 is disposed on the upstream side of the junction A <b> 1 between the hydrogen supply flow path 31 and the circulation flow path 32. Further, as shown by a broken line in FIG. 1, when a plurality of hydrogen tanks 30 are employed as the fuel supply source, the hydrogen gas supplied from each hydrogen tank 30 joins more than the part (hydrogen gas joining part A2). The injector 35 is arranged on the downstream side.

循環流路32には、気液分離器36及び排気排水弁37を介して、排出流路38が接続されている。気液分離器36は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁37は、制御装置4からの指令によって作動することにより、気液分離器36で回収した水分と、循環流路32内の不純物を含む水素オフガスと、を外部に排出するものである。また、循環流路32には、循環流路32内の水素オフガスを加圧して水素供給流路31側へ送り出す水素ポンプ39が設けられている。なお、排気排水弁37及び排出流路38を介して排出される水素オフガスは、希釈器40によって希釈されて排気流路23内の酸化オフガスと合流するようになっている。   A discharge flow path 38 is connected to the circulation flow path 32 via a gas-liquid separator 36 and an exhaust drain valve 37. The gas-liquid separator 36 collects moisture from the hydrogen off gas. The exhaust / drain valve 37 is operated by a command from the control device 4 to discharge moisture collected by the gas-liquid separator 36 and hydrogen off-gas containing impurities in the circulation passage 32 to the outside. . In addition, the circulation channel 32 is provided with a hydrogen pump 39 that pressurizes the hydrogen off gas in the circulation channel 32 and sends it to the hydrogen supply channel 31 side. The hydrogen off-gas discharged through the exhaust / drain valve 37 and the discharge passage 38 is diluted by the diluter 40 and merges with the oxidizing off-gas in the exhaust passage 23.

制御装置4は、車両に設けられた加速操作部材(アクセル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えばトラクションモータ12等の負荷装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置とは、トラクションモータ12のほかに、燃料電池10を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ24、水素ポンプ39、冷却ポンプのモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。   The control device 4 detects an operation amount of an acceleration operation member (accelerator or the like) provided in the vehicle, receives control information such as an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a load device such as the traction motor 12), Control the operation of various devices in the system. In addition to the traction motor 12, the load device is an auxiliary device (for example, a compressor 24, a hydrogen pump 39, a cooling pump motor, or the like) necessary for operating the fuel cell 10, and various types of vehicles involved in traveling of the vehicle. It is a collective term for power consumption devices including actuators used in devices (transmissions, wheel control devices, steering devices, suspension devices, etc.), occupant space air conditioners (air conditioners), lighting, audio, and the like.

制御装置4は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、CPU、ROM、RAM、HDD、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ROMに記録された各種制御プログラムをCPUが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。   The control device 4 is configured by a computer system (not shown). Such a computer system includes a CPU, ROM, RAM, HDD, input / output interface, display, and the like, and various control operations are realized by the CPU reading and executing various control programs recorded in the ROM. It is like that.

次に、制御装置4のインジェクタ35を制御するための機能について説明する。   Next, a function for controlling the injector 35 of the control device 4 will be described.

例えば制御装置4は、図2に示すように、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、燃料電池10で消費される水素ガスの量(以下「水素消費量」という)を算出する(燃料消費量算出機能:B1)。本実施形態においては、燃料電池10の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期(例えば制御周期)毎に水素消費量を算出して更新する。   For example, as shown in FIG. 2, the control device 4 determines the amount of hydrogen gas consumed in the fuel cell 10 based on the operating state of the fuel cell 10 (the current value during power generation of the fuel cell 10 detected by the current sensor 13). The amount (hereinafter referred to as “hydrogen consumption”) is calculated (fuel consumption calculation function: B1). In the present embodiment, the hydrogen consumption is calculated and updated every calculation cycle (for example, control cycle) of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the current value of the fuel cell 10 and the hydrogen consumption. To do.

また、制御装置4は、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、インジェクタ35の下流位置における水素ガスの目標圧力値(燃料電池10への目標ガス供給圧)を算出する(目標圧力値算出機能:B2)。本実施形態においては、図3に示すような燃料電池10の電流値(FC電流)と目標圧力値との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置4の演算周期毎に、二次側圧力センサ43が配置された位置(圧力調整が要求される位置である圧力調整位置)における目標圧力値を算出して更新する。   Further, the control device 4 determines the target pressure value of the hydrogen gas (the fuel cell 10 at the downstream position of the injector 35) based on the operating state of the fuel cell 10 (the current value during power generation of the fuel cell 10 detected by the current sensor 13). Target gas supply pressure) (target pressure value calculation function: B2). In the present embodiment, using a specific map representing a relationship between the current value (FC current) of the fuel cell 10 and the target pressure value as shown in FIG. The target pressure value at the position where the pressure sensor 43 is disposed (the pressure adjustment position where pressure adjustment is required) is calculated and updated.

また、制御装置4は、図2に示すように算出した目標圧力値と、二次側圧力センサ43で検出したインジェクタ35下流位置(圧力調整位置)の圧力値(検出圧力値)と、の偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する(フィードバック補正流量算出機能:B3)。フィードバック補正流量は、目標圧力値と検出圧力値との偏差を低減させるために水素消費量に加算される水素ガス流量(圧力差低減補正流量)である。   Further, the control device 4 deviates between the target pressure value calculated as shown in FIG. 2 and the pressure value (detected pressure value) at the downstream position (pressure adjustment position) of the injector 35 detected by the secondary pressure sensor 43. The feedback correction flow rate is calculated based on (Feedback correction flow rate calculation function: B3). The feedback correction flow rate is a hydrogen gas flow rate (pressure difference reduction correction flow rate) added to the hydrogen consumption in order to reduce the deviation between the target pressure value and the detected pressure value.

本実施形態においては、PI制御則を用いて、制御装置4の演算周期毎にフィードバック補正流量を算出して更新する。具体的には、制御装置4は、目標圧力値と検出圧力値との偏差(e)に比例ゲイン(KP)を乗じることにより比例型フィードバック補正流量(比例項:P=KP×e)を算出するとともに、偏差の時間積分値(∫(e)dt)に積分ゲイン(KI)を乗じることにより積分型フィードバック補正流量(積分項:I=KI×∫(e)dt)を算出し、これらを加算した値を含むフィードバック補正流量を算出している。 In the present embodiment, the feedback correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using the PI control law. Specifically, the control device 4 multiplies the deviation (e) between the target pressure value and the detected pressure value by a proportional gain (K P ) to thereby generate a proportional feedback correction flow rate (proportional term: P = K P × e). And an integral feedback correction flow rate (integral term: I = K I × ∫ (e) dt) is calculated by multiplying the time integral value of deviation (∫ (e) dt) by the integral gain (K I ). Then, a feedback correction flow rate including a value obtained by adding these is calculated.

制御装置4は、例えばインジェクタ噴出時間を算出する際に用いられる制御値演算関数を学習させる学習機能(学習機能:B0)を有している。制御装置4は、例えばインジェクタ35の駆動周期毎に、所定の条件を満たしているときに学習を行い、学習を行う場合には、例えば所定のタイミングの燃料電池10の電流値などの検出値を用いて学習値を算出し、その後その学習値を用いて所定のタイミングで制御値演算関数を更新する。ここで、駆動周期とは、インジェクタ35の噴射孔の開閉状態を表す段状(オン・オフ)波形の周期を意味する。本実施形態においては、制御装置4により駆動周期を一定の値に設定している。   The control device 4 has a learning function (learning function: B0) for learning, for example, a control value calculation function used when calculating the injector ejection time. The control device 4 performs learning when a predetermined condition is satisfied, for example, every driving cycle of the injector 35. When performing the learning, for example, a detection value such as a current value of the fuel cell 10 at a predetermined timing is used. The learning value is calculated by using the learning value, and then the control value calculation function is updated at a predetermined timing using the learning value. Here, the drive cycle means a stepped (on / off) waveform cycle representing the open / close state of the injection hole of the injector 35. In the present embodiment, the drive period is set to a constant value by the control device 4.

本実施の形態では、例えば制御値演算関数としての上記フィードバック補正流量の演算式に学習値を加える補正(学習)を行う。制御装置4は、例えば図4に示すマップ、つまり、FC電流(水素消費量)と学習値との関係を表わすマップを用いて、電流センサ13により検出したFC電流から、インジェクタ35の経年変化や個体差による流量ばらつき等を考慮したフィードバック補正流量の学習値を求める。   In the present embodiment, for example, correction (learning) is performed by adding a learning value to the feedback correction flow rate calculation formula as a control value calculation function. The control device 4 uses, for example, the map shown in FIG. 4, that is, a map representing the relationship between the FC current (hydrogen consumption) and the learning value, to determine the secular change of the injector 35 from the FC current detected by the current sensor 13. A learning value of the feedback correction flow rate considering flow rate variations due to individual differences is obtained.

この図4に示すマップでは、一定の水素消費量ゾーン(図4中の破線で区切られた1〜6の領域)毎に学習値が切り替わる。つまり、燃料電池10の水素消費量に対応する複数の学習領域毎に学習値が切り替わるようになっている。   In the map shown in FIG. 4, the learning value is switched for each fixed hydrogen consumption zone (regions 1 to 6 divided by a broken line in FIG. 4). That is, the learning value is switched for each of a plurality of learning regions corresponding to the hydrogen consumption of the fuel cell 10.

また、図2に示すように制御装置4は、前回算出した目標圧力値と今回算出した目標圧力値との偏差に対応するフィードフォワード補正流量を算出する(フィードフォワード補正流量算出機能:B4)。フィードフォワード補正流量は、目標圧力値の変動に起因する水素ガス流量の変動分(圧力差対応補正流量)である。本実施形態においては、目標圧力値の偏差とフィードフォワード補正流量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期毎にフィードフォワード補正流量を算出して更新する。   Further, as shown in FIG. 2, the control device 4 calculates a feedforward corrected flow rate corresponding to the deviation between the previously calculated target pressure value and the currently calculated target pressure value (feedforward corrected flow rate calculation function: B4). The feedforward correction flow rate is a change in the hydrogen gas flow rate due to the change in the target pressure value (correction flow corresponding to the pressure difference). In the present embodiment, the feedforward correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the deviation of the target pressure value and the feedforward correction flow rate.

また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(一次側圧力センサ41で検出した水素ガスの圧力及び温度センサ42で検出した水素ガスの温度)に基づいてインジェクタ35の上流の静的流量を算出する(静的流量算出機能:B5)。本実施形態においては、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期毎に静的流量を算出して更新する。   Further, the control device 4 determines the static flow rate upstream of the injector 35 based on the gas state upstream of the injector 35 (hydrogen gas pressure detected by the primary pressure sensor 41 and hydrogen gas temperature detected by the temperature sensor 42). (Static flow rate calculation function: B5). In the present embodiment, the static flow rate is calculated for each calculation cycle of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the pressure and temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35 and the static flow rate. Update.

また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(水素ガスの圧力及び温度)及び印加電圧に基づいてインジェクタ35の無効噴射時間を算出する(無効噴射時間算出機能:B6)。ここで無効噴射時間とは、インジェクタ35が制御装置4から制御信号を受けてから実際に噴射を開始するまでに要する時間を意味する。本実施形態においては、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップを用いて、制御装置4の演算周期毎に無効噴射時間を算出して更新する。   Further, the control device 4 calculates the invalid injection time of the injector 35 based on the gas state upstream of the injector 35 (pressure and temperature of hydrogen gas) and the applied voltage (invalid injection time calculation function: B6). Here, the invalid injection time means the time required from when the injector 35 receives a control signal from the control device 4 until the actual injection is started. In the present embodiment, the invalid injection time is calculated for each calculation cycle of the control device 4 using a specific map representing the relationship between the pressure and temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35, the applied voltage, and the invalid injection time. And update.

また、制御装置4は、水素消費量と、フィードバック補正流量と、フィードフォワード補正流量とを加算することにより、インジェクタ35の噴射流量を算出する(噴射流量算出機能:B7)。そして、制御装置4は、インジェクタ35の噴射流量を静的流量で除した値にインジェクタ35の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ35の基本噴射時間を算出するとともに、この基本噴射時間と無効噴射時間とを加算してインジェクタ35の総噴射時間を算出する(総噴射時間算出機能:B8)。   Further, the control device 4 calculates the injection flow rate of the injector 35 by adding the hydrogen consumption amount, the feedback correction flow rate, and the feedforward correction flow rate (injection flow rate calculation function: B7). Then, the control device 4 calculates the basic injection time of the injector 35 by multiplying the value obtained by dividing the injection flow rate of the injector 35 by the static flow rate by the drive cycle of the injector 35, and the basic injection time and the invalid injection time. Are added to calculate the total injection time of the injector 35 (total injection time calculation function: B8).

次に、上記制御装置4のインジェクタ35の駆動制御について説明する。図5は、かかる駆動制御のフローチャートを示す。   Next, drive control of the injector 35 of the control device 4 will be described. FIG. 5 shows a flowchart of such drive control.

燃料電池システム1の通常運転時においては、水素タンク30から水素ガスが水素供給流路31を介して燃料電池10の燃料極に供給されるとともに、加湿調整された空気が空気供給流路21を介して燃料電池10の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。この際、燃料電池10から引き出すべき電力(要求電力)が制御装置4で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気が燃料電池10内に供給されるようになっている。本実施形態においては、このような通常運転時において燃料電池10に供給される水素ガスの流量及び圧力を高精度に制御する。   During normal operation of the fuel cell system 1, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 30 to the fuel electrode of the fuel cell 10 through the hydrogen supply channel 31, and the air that has been subjected to humidification adjustment passes through the air supply channel 21. Then, power is generated by being supplied to the oxidation electrode of the fuel cell 10. At this time, the power (required power) to be drawn from the fuel cell 10 is calculated by the control device 4, and hydrogen gas and air in an amount corresponding to the amount of power generation are supplied into the fuel cell 10. In the present embodiment, the flow rate and pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 during such normal operation are controlled with high accuracy.

まず、燃料電池システム1の制御装置4は、電流センサ13を用いて燃料電池10の発電時における電流値を検出する(電流検出工程:S1)。次いで、制御装置4は、電流センサ13で検出した電流値に基づいて、燃料電池10で消費される水素ガスの量(水素消費量)を算出する(燃料消費量算出工程:S2)。   First, the control device 4 of the fuel cell system 1 detects a current value at the time of power generation of the fuel cell 10 using the current sensor 13 (current detection step: S1). Next, the control device 4 calculates the amount of hydrogen gas (hydrogen consumption) consumed by the fuel cell 10 based on the current value detected by the current sensor 13 (fuel consumption calculation step: S2).

次いで、制御装置4は、電流センサ13で検出した電流値に基づいて、インジェクタ35下流位置(圧力調整位置)における水素ガスの目標圧力値を算出する(目標圧力値算出工程:S3)。そして、制御装置4は、前回算出した目標圧力値と、今回算出した目標圧力値との偏差に対応するフィードフォワード補正流量を算出する(フィードフォワード補正流量算出工程:S4)。   Next, the control device 4 calculates the target pressure value of the hydrogen gas at the downstream position (pressure adjustment position) of the injector 35 based on the current value detected by the current sensor 13 (target pressure value calculation step: S3). And the control apparatus 4 calculates the feedforward correction | amendment flow volume corresponding to the deviation of the target pressure value calculated last time and the target pressure value calculated this time (feedforward correction | amendment flow rate calculation process: S4).

次いで、制御装置4は、二次側圧力センサ43を用いてインジェクタ35下流位置(圧力調整位置)の圧力値を検出する(圧力値検出工程:S5)。そして、制御装置4は、目標圧力値算出工程S3で算出した目標圧力値と、圧力値検出工程S5で検出した圧力値(検出圧力値)との偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する(フィードバック補正流量算出工程:S6)。   Next, the control device 4 detects the pressure value at the downstream position (pressure adjustment position) of the injector 35 using the secondary pressure sensor 43 (pressure value detection step: S5). Then, the control device 4 calculates a feedback correction flow rate based on a deviation between the target pressure value calculated in the target pressure value calculation step S3 and the pressure value (detected pressure value) detected in the pressure value detection step S5 (feedback). Correction flow rate calculation step: S6).

次いで、制御装置4は、燃料消費流量算出工程S2で算出した水素消費量と、フィードフォワード補正流量算出工程S4で算出したフィードフォワード補正流量と、フィードバック補正流量算出工程S6で算出したフィードバック補正流量を加算することにより、インジェクタ35の噴射流量を算出する(噴射流量算出工程:S7)。   Next, the control device 4 uses the hydrogen consumption calculated in the fuel consumption flow rate calculation step S2, the feedforward correction flow rate calculated in the feedforward correction flow rate calculation step S4, and the feedback correction flow rate calculated in the feedback correction flow rate calculation step S6. By adding, the injection flow rate of the injector 35 is calculated (injection flow rate calculation step: S7).

次いで、制御装置4は、一次側圧力センサ41で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの圧力と、温度センサ42で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの温度に基づいてインジェクタ35の上流の静的流量を算出する(静的流量算出工程:S8)。そして、制御装置4は、噴射流量算出工程S7で算出したインジェクタ35の噴射流量を、静的流量算出工程S8で算出した静的流量で除した値に、インジェクタ35の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ35の基本噴射時間を算出する(基本噴射時間算出工程:S9)。   Next, the control device 4 detects the static gas upstream of the injector 35 based on the pressure of the hydrogen gas upstream of the injector 35 detected by the primary pressure sensor 41 and the temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35 detected by the temperature sensor 42. The static flow rate is calculated (static flow rate calculation step: S8). Then, the control device 4 multiplies the value obtained by dividing the injection flow rate of the injector 35 calculated in the injection flow rate calculation step S7 by the static flow rate calculated in the static flow rate calculation step S8 by the drive cycle of the injector 35. The basic injection time of the injector 35 is calculated (basic injection time calculating step: S9).

次いで、制御装置4は、一次側圧力センサ41で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの圧力と、温度センサ42で検出したインジェクタ35の上流の水素ガスの温度と、印加電圧に基づいてインジェクタ35の無効噴射時間を算出する(無効噴射時間算出工程:S10)。そして、制御装置4は、基本噴射時間算出工程S9で算出したインジェクタ35の基本噴射時間と、無効噴射時間算出工程S10で算出した無効噴射時間とを加算することにより、インジェクタ35の総噴射時間を算出する(総噴射時間算出工程:S11)。   Next, the control device 4 determines the injector 35 based on the pressure of the hydrogen gas upstream of the injector 35 detected by the primary pressure sensor 41, the temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35 detected by the temperature sensor 42, and the applied voltage. The invalid injection time is calculated (invalid injection time calculating step: S10). Then, the control device 4 adds the basic injection time of the injector 35 calculated in the basic injection time calculation step S9 and the invalid injection time calculated in the invalid injection time calculation step S10, thereby calculating the total injection time of the injector 35. Calculate (total injection time calculating step: S11).

その後、制御装置4は、総噴射時間算出工程S11で算出したインジェクタ35の総噴射時間に係る制御信号を出力することにより、インジェクタ35のガス噴射時間とガス噴射時期を制御して、燃料電池10に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。   Thereafter, the control device 4 controls the gas injection time and the gas injection timing of the injector 35 by outputting a control signal related to the total injection time of the injector 35 calculated in the total injection time calculating step S11. The flow rate and pressure of hydrogen gas supplied to the are adjusted.

次に、制御装置4の学習機能B0について説明する。   Next, the learning function B0 of the control device 4 will be described.

例えば図6に示すように制御装置4が制御信号を発信する制御周期Tcに対し、インジェクタ35の駆動周期Tは、長くなっている。制御装置4は、このインジェクタ35の駆動周期T毎に、所定の条件を満たした場合に学習を行う。例えば各駆動周期Tの学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで実行される。また、以下の示す各駆動周期Tの学習を行うための演算は、その駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングのときの検出値を用いて行われる。   For example, as shown in FIG. 6, the drive cycle T of the injector 35 is longer than the control cycle Tc in which the control device 4 transmits a control signal. The control device 4 performs learning when a predetermined condition is satisfied for each drive cycle T of the injector 35. For example, learning of each driving cycle T is executed at the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T, or at the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the driving cycle T. In addition, the calculation for performing learning of each driving cycle T shown below is the control cycle Tc closest to the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T or the switching timing of the driving cycle T. The detection value at the control signal communication timing is used.

以下、図7を参照しながら、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値の学習動作について説明する。   Hereinafter, the learning operation of the feedback correction flow rate value for calculating the injector injection time will be described with reference to FIG.

まず、制御装置4は、燃料電池10の発電電流値(FC電流値)を電流センサ13で検出し(ステップS20)、例えば図8に示すマップ、つまり、FC電流値に対応する燃料電池10の水素消費量と、インジェクタ35の一次圧(上流圧)と、所定の水素消費量範囲毎に設定された学習ゾーンとの関係を示すマップを用いて、燃料電池10の水素消費量から学習すべき学習ゾーンを求める(ステップS21)。   First, the control device 4 detects the generated current value (FC current value) of the fuel cell 10 with the current sensor 13 (step S20), for example, the map shown in FIG. 8, that is, the fuel cell 10 corresponding to the FC current value. It should be learned from the hydrogen consumption of the fuel cell 10 using a map showing the relationship between the hydrogen consumption, the primary pressure (upstream pressure) of the injector 35, and the learning zone set for each predetermined hydrogen consumption range. A learning zone is obtained (step S21).

なお、本実施形態では、図8に示すように水素消費量毎、言い換えれば、FC電流毎に破線で区切られた6つの学習ゾーンが設定されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, six learning zones are set for each hydrogen consumption amount, in other words, for each FC current, separated by broken lines.

次に、図9に示すように電流センサ13で検出したFC電流の変化値が所定値以下であるかを判断する(ステップS22)。このFC電流の変化値が所定値を超えている場合には(ステップS22:NO)、ステップS20に戻り、所定値以下である場合には(ステップS22:YES)、現在の電流ゾーンに入って所定時間経過したかを判断する(ステップS23)。これらステップS22、S23では、現在の電流ゾーンに入ってからの電流変化値と経過時間とにより、定常状態であるか否かを判断している。   Next, as shown in FIG. 9, it is determined whether the change value of the FC current detected by the current sensor 13 is equal to or less than a predetermined value (step S22). When the change value of the FC current exceeds the predetermined value (step S22: NO), the process returns to step S20, and when it is equal to or less than the predetermined value (step S22: YES), the current current zone is entered. It is determined whether a predetermined time has elapsed (step S23). In these steps S22 and S23, it is determined whether or not it is in a steady state based on the current change value and the elapsed time after entering the current current zone.

現在の電流ゾーンに入ってから所定時間が経過していない場合には(ステップS23:NO)、ステップS20に戻り、所定時間が経過している場合には(ステップS23:YES)、図5のステップS6と同様にして求められるFC入口圧力偏差(目標圧力値と検出圧力値の偏差)が所定値以下であるかを判断する(ステップS24、図10)。このステップS24の処理は、後述するステップS27でFC入口圧力偏差に基づき設定される学習値が適切な範囲となり得るか、つまり、学習に適した学習可能な状態であるかを判断している。   If the predetermined time has not elapsed since entering the current current zone (step S23: NO), the process returns to step S20. If the predetermined time has elapsed (step S23: YES), FIG. It is determined whether the FC inlet pressure deviation (deviation between the target pressure value and the detected pressure value) obtained in the same manner as in step S6 is equal to or less than a predetermined value (step S24, FIG. 10). In the process of step S24, it is determined whether the learning value set based on the FC inlet pressure deviation in step S27, which will be described later, can be in an appropriate range, that is, whether the learning value is suitable for learning.

学習可能な状態でない場合には(ステップS24:NO)、ステップS20に戻り、学習可能な状態である場合には(ステップS24:YES)、図5のステップS6と同様にして求められるインジェクタ噴射時間のフィードバック補正流量値(F/B値)の前回値と今回値を積算する(ステップS25)。   If it is not in a learnable state (step S24: NO), the process returns to step S20. If it is in a learnable state (step S24: YES), the injector injection time obtained in the same manner as in step S6 in FIG. The previous value and the current value of the feedback correction flow value (F / B value) are integrated (step S25).

次に、この積算回数が所定回数以上であるかを判断し(ステップS26)、所定回数未満である場合には(ステップS26:NO)、ステップS20に戻り、所定回数以上である場合には(ステップS26:YES)、ステップS25で積算したインジェクタ噴射時間のF/B値を積算回数で除算して平均値を求め、例えばこのF/B値の平均値をステップS21で求めた学習ゾーンにおける現在の学習値とする(ステップS27、図11)。   Next, it is determined whether or not the cumulative number is equal to or greater than the predetermined number (step S26). If the cumulative number is less than the predetermined number (step S26: NO), the process returns to step S20. (Step S26: YES), the F / B value of the injector injection time integrated in Step S25 is divided by the number of integrations to obtain an average value. For example, the average value of this F / B value is the current value in the learning zone obtained in Step S21. (S27, FIG. 11).

制御装置4は、以上の処理を経て、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値が学習される。この学習が学習ゾーン1〜6の全てについて行われると、図4に示すようなマップが得られる。この学習結果は、インジェクタ噴射時間の算出の際のフィードバック補正流量算出機能B3に反映され、インジェクタ35の制御値である噴射時間の設定に反映される。   The control device 4 learns the feedback correction flow rate value for calculating the injector injection time through the above processing. When this learning is performed for all of the learning zones 1 to 6, a map as shown in FIG. 4 is obtained. This learning result is reflected in the feedback correction flow rate calculation function B3 when calculating the injector injection time, and is reflected in the setting of the injection time that is the control value of the injector 35.

また、学習値の更新タイミングは、図6に示すように同一学習ゾーンの状態が所定時間(750ms)経過した後であって、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングに行われる。   Further, the update timing of the learning value is the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T after a predetermined time (750 ms) has elapsed in the same learning zone as shown in FIG. Alternatively, it is performed at the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the drive cycle T.

以上の実施の形態によれば、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量値の学習が、一定の条件の下、インジェクタ35の駆動周期T毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、フィードバック補正流量値の学習実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、インジェクタ35の制御精度も向上する。   According to the above embodiment, the learning of the feedback correction flow rate value for calculating the injector injection time is performed for each drive cycle T of the injector 35 under a certain condition, so there is no useless learning and feedback. The learning execution timing of the corrected flow rate value is optimized. Further, this enables learning with higher accuracy and improves the control accuracy of the injector 35.

また、フィードバック補正流量値の学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで実行され、またそのタイミングの検出値を用いて学習の演算が行われる。このため、駆動周期T内のほぼ一定のタイミングでの検出値を用いて、学習が行われるので、安定した精度の高い学習を行うことができる。   Further, the learning of the feedback correction flow rate value is executed at the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the driving cycle T or the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the driving cycle T. Further, learning calculation is performed using the detected value of the timing. For this reason, since learning is performed using detection values at substantially constant timing within the driving cycle T, it is possible to perform stable and highly accurate learning.

以上の実施の形態では、学習される制御値演算関数がフィードバック補正流量値を算出するものであったが、上述の燃料電池10の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式、燃料電池10の電流値と目標圧力値との関係を表す特定のマップ、目標圧力値の偏差とフィードフォワード補正流量との関係を表す特定の演算式、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式、インジェクタ35の上流側の水素ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップなどの演算式やマップであってもよい。また、フィードバック補正流量値を算出する演算式の比例項の比例ゲインKPや積分項の積分ゲインKIなどの定数であってもよい。 In the above embodiment, the learned control value calculation function calculates the feedback correction flow rate value. However, a specific calculation expression representing the relationship between the current value of the fuel cell 10 and the hydrogen consumption amount, A specific map representing the relationship between the current value of the fuel cell 10 and the target pressure value, a specific arithmetic expression representing the relationship between the deviation of the target pressure value and the feedforward correction flow rate, the pressure of the hydrogen gas upstream of the injector 35, and This is a specific arithmetic expression or map that represents the relationship between temperature and static flow rate, a specific map that represents the relationship between the pressure and temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35, the applied voltage, and the invalid injection time. May be. Further, it may be a constant such as the integral gain K I of the feedback correction proportional gain of the flow rate value calculation formula of the proportional term to calculate the K P and the integral term.

以上の実施の形態では、制御値演算関数の学習が、現状の演算式に補正を加えるものであったが、本発明は、上記PI制御の積分項Iの更新演算にも適用できる。   In the above embodiment, the learning of the control value calculation function adds the correction to the current calculation formula, but the present invention can also be applied to the update calculation of the integral term I of the PI control.

この場合の学習である積分項Iの更新演算は、上記実施の形態と同様に図12に示すようにインジェクタ35の駆動周期T毎に、一定の条件を満たしている場合に行われる。例えば各駆動周期Tで積分項Iの更新演算を行うか否かの判定(更新演算実行判定)は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングで行われる。また、積分項Iの演算に用いられる値は、その制御周期Tcの制御信号通信時であって、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致するタイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近いタイミングのものが用いられる。   The update calculation of the integral term I, which is learning in this case, is performed when a certain condition is satisfied for each drive cycle T of the injector 35 as shown in FIG. For example, whether or not the update calculation of the integral term I is performed in each drive cycle T (update calculation execution determination) is determined by the control signal communication timing of the control cycle Tc coincident with the switching timing of the drive cycle T or the drive cycle T This is performed at the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing. Further, the value used for the calculation of the integral term I is the time when the control signal of the control cycle Tc is communicated and the timing coincides with the switching timing of the driving cycle T or the timing closest to the switching timing of the driving cycle T Is used.

次に、図13を参照しながらインジェクタ制御に係わるフィードバック補正流量の積分項Iの更新演算を許可する条件について説明する。   Next, a condition for permitting the update calculation of the integral term I of the feedback correction flow rate related to the injector control will be described with reference to FIG.

同図はFC電流値、ガス噴射指令時間、インジェクタ二次圧指令値、及びインジェクタ駆動周期のタイミングチャートを示している。それぞれの時刻t3〜t1は、インジェクタ噴射タイミングを示している。FC電流値I3〜I1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおいて電流センサ13により検出される電流値である。ガス噴射指令時間τ3〜τ1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおいてインジェクタ35から燃料ガスが噴射される時間を示す。インジェクタ二次圧指令値lo_ref3〜lo_ref1は、それぞれのインジェクタ噴射タイミングにおけるインジェクタ二次圧の目標値である。インジェクタ駆動周期Tは、インジェクタ34のガス噴射間隔を示す。Duty3〜Duty1は、各駆動周期Tにおける駆動周期に対する出力時間の割合であるデューティー比である。インジェクタ駆動周期T3は、時刻t3と時刻t2との時間間隔を示しており、ガス噴射指令時間τ3は、インジェクタ駆動周期T3中にガス噴射する時間を示している。同様に、インジェクタ駆動周期T2は、時刻t2と時刻t1との時間間隔を示しており、ガス噴射指令時間τ2は、インジェクタ駆動周期T2中にガス噴射する時間を示している。   The figure shows a timing chart of FC current value, gas injection command time, injector secondary pressure command value, and injector drive cycle. Each time t3-t1 has shown the injector injection timing. The FC current values I3 to I1 are current values detected by the current sensor 13 at each injector injection timing. The gas injection command times τ3 to τ1 indicate the time during which the fuel gas is injected from the injector 35 at each injector injection timing. The injector secondary pressure command values lo_ref3 to lo_ref1 are target values of the injector secondary pressure at the respective injector injection timings. The injector driving cycle T indicates the gas injection interval of the injector 34. Duty3 to Duty1 are duty ratios that are ratios of output time to drive periods in each drive period T. The injector drive cycle T3 indicates the time interval between time t3 and time t2, and the gas injection command time τ3 indicates the time during which gas is injected during the injector drive cycle T3. Similarly, the injector drive cycle T2 indicates the time interval between time t2 and time t1, and the gas injection command time τ2 indicates the time during which gas is injected during the injector drive cycle T2.

本実施形態では、次の条件(1)〜(4)の全てが満たされることを条件として、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項Iの更新演算を許可するものとする。
(1)インジェクタ35が安定してガス噴射していること。
(2)インジェクタ二次圧指令値の時間変化量が所定の閾値未満であること。
(3)FC電流の時間変化量が所定の閾値未満であること。
(4)インジェクタ35の駆動周期Tに対する出力時間(インジェクタ35がONの状態の時間)Toの割合であるデューティー比が閾値未満であること。
一方、上記(1)〜(4)のうち何れかの条件が満たされない場合には、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算を禁止する。
In the present embodiment, the update calculation of the integral term I by the feedback correction flow rate calculation function B3 is permitted on condition that all of the following conditions (1) to (4) are satisfied.
(1) The injector 35 stably injects gas.
(2) The time change amount of the injector secondary pressure command value is less than a predetermined threshold value.
(3) The amount of time change of the FC current is less than a predetermined threshold value.
(4) The duty ratio, which is the ratio of the output time (time when the injector 35 is ON) To with respect to the drive cycle T of the injector 35, is less than the threshold value.
On the other hand, when any of the above conditions (1) to (4) is not satisfied, the integral term update calculation by the feedback correction flow rate calculation function B3 is prohibited.

ここで、条件(1)が成立するためには、それぞれのインジェクタ噴射時間がゼロでないこと、つまり、(1A)式が成立する必要がある。
τ1>0 and τ2>0 and τ3>0 …(1A)
(1A)式が成立する場合には、インジェクタ噴射安定フラグはオンとなる。一方、τ1、τ2、τ3の何れか一つがゼロである場合、つまり(1A)式が成立しない場合には、インジェクタ噴射安定フラグはオフになる。
Here, in order for the condition (1) to be satisfied, it is necessary that each injector injection time is not zero, that is, the expression (1A) must be satisfied.
τ1> 0 and τ2> 0 and τ3> 0 (1A)
When the expression (1A) is established, the injector injection stability flag is turned on. On the other hand, when any one of τ1, τ2, and τ3 is zero, that is, when the formula (1A) is not satisfied, the injector injection stability flag is turned off.

条件(2)が成立するためには、インジェクタ二次圧指令値の時間変化量が所定の閾値未満であること、つまり、以下の(2A)、(2B)式の全てが成立する必要がある。
Δlo_ref3=│lo_ref3-lo_ref2│/T3≦20Pa/s …(2A)
Δlo_ref2=│lo_ref2-lo_ref1│/T2≦20Pa/s …(2B)
(2A)〜(2B)式の全てが成立する場合には、インジェクタ二次圧安定フラグはオンになる。一方、(2A)、(2B)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、インジェクタ二次圧安定フラグはオフになる。
In order for the condition (2) to be satisfied, the time change amount of the injector secondary pressure command value must be less than a predetermined threshold, that is, all of the following expressions (2A) and (2B) must be satisfied. .
Δlo_ref3 = | lo_ref3-lo_ref2 | / T3 ≦ 20 Pa / s (2A)
Δlo_ref2 = | lo_ref2-lo_ref1 | / T2 ≦ 20 Pa / s (2B)
When all of the equations (2A) to (2B) are satisfied, the injector secondary pressure stabilization flag is turned on. On the other hand, if any one of the equations (2A) and (2B) is not satisfied, the injector secondary pressure stabilization flag is turned off.

条件(3)が成立するためには、FC電流の時間変化量が所定の閾値未満であること、つまり、以下の(3A)、(3B)式の全てが成立する必要がある。
ΔI3=│I3−I2│/T3≦30mA/s …(3A)
ΔI2=│I2−I1│/T2≦30mA/s …(3B)
(3A)〜(3B)式の全てが成立する場合には、FC電流安定フラグはオンになる。
一方、(3A)、(3B)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、FC電流安定フラグはオフになる。
In order to satisfy the condition (3), it is necessary that the amount of time change of the FC current is less than a predetermined threshold value, that is, all of the following expressions (3A) and (3B) must be satisfied.
ΔI3 = | I3-I2 | / T3 ≦ 30 mA / s (3A)
ΔI2 = | I2−I1 | / T2 ≦ 30 mA / s (3B)
When all of the expressions (3A) to (3B) are established, the FC current stabilization flag is turned on.
On the other hand, if any one of the equations (3A) and (3B) is not established, the FC current stabilization flag is turned off.

条件(4)が成立するためには、インジェクタ35のディーティー比が閾値未満であること、つまり、以下の(4A)〜(4C)式の全てが成立する必要がある。
Duty1≦75% …(4A)
Duty2≦75% …(4B)
Duty3≦75% …(4C)
(4A)〜(4C)式の全てが成立する場合には、指令圧追従可能フラグはオンになる。一方、(4A)〜(4C)式のうち何れか一つでも成立しない場合には、指令圧追従フラグはオフになる。
In order to satisfy the condition (4), it is necessary that the duty ratio of the injector 35 is less than the threshold value, that is, all of the following expressions (4A) to (4C) must be satisfied.
Duty1 ≦ 75% (4A)
Duty2 ≦ 75% (4B)
Duty3 ≦ 75% (4C)
When all of the equations (4A) to (4C) are satisfied, the command pressure followable flag is turned on. On the other hand, if any one of the equations (4A) to (4C) is not established, the command pressure follow-up flag is turned off.

インジェクタ噴射安定フラグ、インジェクタ二次圧安定フラグ、FC電流安定フラグ、及び指令圧追従可能フラグの全てがオンになるときに積分許可フラグはオンになり、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算が許可される。一方、インジェクタ噴射安定フラグ、インジェクタ二次圧安定フラグ、FC電流安定フラグ、及び指令圧追従可能フラグの何れかがオフになるときに積分許可フラグはオフになり、フィードバック補正流量算出機能B3による積分項の更新演算が禁止される。   When all of the injector injection stability flag, the injector secondary pressure stabilization flag, the FC current stabilization flag, and the command pressure followable flag are turned on, the integration permission flag is turned on, and the integral term is updated by the feedback correction flow rate calculation function B3. Arithmetic is allowed. On the other hand, when any of the injector injection stability flag, the injector secondary pressure stability flag, the FC current stability flag, and the command pressure followable flag is turned off, the integration permission flag is turned off, and the integration by the feedback correction flow rate calculation function B3 is performed. Term update operations are prohibited.

図12に示すように各駆動周期T毎に積分項Iの更新演算実行判定が行われ、許可されると、駆動周期Tの切り替わりタイミングの検出値を用いて、積分項Iの更新演算が行われ、その新しい積分項Iの値が次の駆動周期Tの駆動に反映される。また、禁止の場合には、前の駆動周期の積分項Iの値が維持される。   As shown in FIG. 12, the integral term I update calculation execution determination is performed for each drive cycle T, and when permitted, the integral term I update calculation is performed using the detected value of the switching timing of the drive cycle T. Thus, the value of the new integral term I is reflected in the driving of the next driving cycle T. In the case of prohibition, the value of the integral term I of the previous driving cycle is maintained.

以上の実施の形態によれば、インジェクタ噴射時間を算出するためのフィードバック補正流量の積分項Iの更新演算(学習)が、一定の条件の下、インジェクタ35の駆動周期T毎に行われるので、無駄な学習がなくなり、積分項Iの学習実行タイミングが適正化される。また、これによって、より精度の高い学習が可能になり、インジェクタ35の制御精度も向上する。   According to the above embodiment, the update calculation (learning) of the integral term I of the feedback correction flow rate for calculating the injector injection time is performed for each drive cycle T of the injector 35 under a certain condition. Useless learning is eliminated, and the learning execution timing of the integral term I is optimized. Further, this enables learning with higher accuracy and improves the control accuracy of the injector 35.

また、積分項Iの学習は、駆動周期Tの切り替わりタイミングと一致する制御周期Tcの制御信号通信タイミング、或いは駆動周期Tの切り替わりタイミングに最も近い制御周期Tcの制御信号通信タイミングにおける検出値を用いて行われている。このため、駆動周期T内のほぼ一定のタイミングでの検出値を用いて、学習が行われるので、安定した精度の高い学習を行うことができる。   The learning of the integral term I uses the detection value at the control signal communication timing of the control cycle Tc that coincides with the switching timing of the drive cycle T or the control signal communication timing of the control cycle Tc closest to the switching timing of the drive cycle T. Has been done. For this reason, since learning is performed using detection values at substantially constant timing within the driving cycle T, it is possible to perform stable and highly accurate learning.

さらに、積分項Iの更新演算は、少なくともインジェクタ35の駆動周期Tに対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されるので、インジェクタ35が高負荷でなく、指令追従が可能で安定して運転されているときに、積分項Iの更新演算を行うので、制御誤差を低減できる。   Further, the update calculation of the integral term I is prohibited when at least the duty ratio, which is the ratio of the output time to the drive cycle T of the injector 35, is greater than or equal to a predetermined threshold value. Since the integral term I is updated when the operation is stable and the operation is stable, the control error can be reduced.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば以上の実施の形態では、算出される制御値がインジェクタ35の噴出時間であったが、噴射量、デューティー比、駆動周波数、駆動パルスなどの他の制御値であってもよい。また、制御対象である燃料ガス供給装置がインジェクタ35であったが、レギュレータ34などの他の燃料ガス供給装置であってもよい。   For example, in the above embodiment, the calculated control value is the ejection time of the injector 35, but other control values such as an injection amount, a duty ratio, a drive frequency, and a drive pulse may be used. In addition, the fuel gas supply device to be controlled is the injector 35, but another fuel gas supply device such as a regulator 34 may be used.

さらに、以上の実施の形態では、燃料電池車両に搭載する燃料電池システムについて説明したが、燃料電池システムは、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)に搭載するものであってもよい。また、燃料電池システムは、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用したものであってもよい。   Further, although the fuel cell system mounted on the fuel cell vehicle has been described in the above embodiment, the fuel cell system is mounted on various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. May be. Further, the fuel cell system may be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for a building (house, building, etc.).

燃料電池システムの構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure of a fuel cell system. インジェクタ制御の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of injector control. FC電流と目標圧力の関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between FC electric current and target pressure. FC電流(水素消費量)と学習値の関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between FC electric current (hydrogen consumption) and a learning value. 燃料電池システムの運転方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operating method of a fuel cell system. 学習実行タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows learning execution timing. 燃料電池システムにおけるインジェクタ噴射時間の演算過程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the calculation process of the injector injection time in a fuel cell system. 水素消費量に対応する学習ゾーンを示すマップである。It is a map which shows the learning zone corresponding to hydrogen consumption. 学習可能な状態を示すFC電流と経過時間のマップである。It is a map of FC electric current and elapsed time which show the state which can be learned. FC入力圧力の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of FC input pressure. 学習時に算出したF/B値の変動を示すグラフである。It is a graph which shows the fluctuation | variation of the F / B value calculated at the time of learning. 積分項の更新演算実行判定タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the update calculation execution determination timing of an integral term. FC電流値、ガス噴射指令時間、インジェクタ二次圧指令値、インジェクタ駆動周期、及びインジェクタデューティー比のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an FC current value, a gas injection command time, an injector secondary pressure command value, an injector drive cycle, and an injector duty ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム
4 制御装置
10 燃料電池
31 水素供給流路
35 インジェクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 4 Control apparatus 10 Fuel cell 31 Hydrogen supply flow path 35 Injector

Claims (6)

燃料電池に通じる燃料ガス供給流路に、燃料電池側に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置を備えた燃料電池システムであって、
燃料電池の運転状態に基づいて所定の制御値演算関数を用いて制御値を算出し、当該制御値に基づいて燃料ガス供給装置の駆動を制御する制御手段と、
燃料ガス供給装置の前記制御値演算関数を学習する学習手段と、を有し、
前記燃料ガス供給装置は、所定の駆動周期で駆動して燃料電池側に燃料ガスを供給し、
前記制御値演算関数の学習は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期毎に、所定の条件を満たしたときに行われることを特徴とする、燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel gas supply channel for supplying fuel gas to a fuel cell side in a fuel gas supply channel leading to the fuel cell,
Control means for calculating a control value using a predetermined control value calculation function based on the operating state of the fuel cell, and for controlling the driving of the fuel gas supply device based on the control value;
Learning means for learning the control value calculation function of the fuel gas supply device,
The fuel gas supply device is driven at a predetermined driving cycle to supply fuel gas to the fuel cell side,
The control value calculation function is learned when a predetermined condition is satisfied for each driving cycle of the fuel gas supply device.
前記制御手段は、前記燃料ガス供給装置の駆動周期よりも短い制御周期で燃料ガス供給装置と制御信号を通信しており、
前記制御値演算関数の学習は、前記駆動周期の切り替わりタイミングと一致する前記制御周期の制御信号通信タイミング、或いは前記駆動周期の切り替わりタイミングに最も近い前記制御周期の制御信号通信タイミングにおける、燃料ガスの供給状態或いは燃料電池の運転状態に関する値を用いて行われることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池システム。
The control means communicates a control signal with the fuel gas supply device at a control cycle shorter than the drive cycle of the fuel gas supply device,
The learning of the control value calculation function is performed at a control signal communication timing of the control cycle that coincides with a switching timing of the driving cycle or a control signal communication timing of the control cycle that is closest to the switching timing of the driving cycle. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is performed using a value related to a supply state or an operating state of the fuel cell.
前記制御値演算関数の学習は、前記燃料電池の燃料ガス消費流量に対応する複数の学習領域毎に行われることを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein learning of the control value calculation function is performed for each of a plurality of learning regions corresponding to a fuel gas consumption flow rate of the fuel cell. 前記制御値演算関数の学習は、PI制御における積分項の更新演算であり、
当該積分項の更新演算は、少なくとも燃料ガス供給装置の駆動周期に対する出力時間の割合であるディーティー比が所定の閾値以上の場合に禁止されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
The learning of the control value calculation function is an update operation of an integral term in PI control,
The update calculation of the integral term is prohibited when at least a duty ratio, which is a ratio of an output time with respect to a driving cycle of the fuel gas supply device, is a predetermined threshold value or more. Fuel cell system.
前記燃料ガス供給装置は、燃料電池側に燃料ガスを供給するインジェクタであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel gas supply device is an injector that supplies fuel gas to a fuel cell side. 請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池システムを備えた移動体。   A moving body comprising the fuel cell system according to claim 1.
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