JP2010123476A

JP2010123476A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2010123476A
Application number: JP2008297705A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Matsumoto; 裕嗣松本; Kenichiro Ueda; 健一郎上田; Junji Uehara; 順司上原; Koichiro Miyata; 幸一郎宮田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-21
Also published as: JP5005661B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which a system operator stops idling without a feeling of sense of incompatibility. <P>SOLUTION: The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 10, a purge valve 24 to purge hydrogen discharged from the fuel cell stack 10, a diluter 32 to mix purged hydrogen and cathode off gas, an idling stopping means to stop idling, and an idling stopping permission decision means of determining whether to permit idling stopping based on hydrogen concentration C1 in the diluter 32 when idling stopping conditions are established. The system includes a control means when idling stopping conditions are established to alternately carry out a first mode to stop idling during a first fixed time and a second mode to supply air to the fuel cell stack 10 without stopping idling during a second fixed time during the time in which the idling stopping conditions are continuously established after idling stopping is permitted. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池を搭載し、この燃料電池の発電電力によって、電動式の走行モータを駆動させて走行する燃料電池車（燃料電池移動体）が注目されている。
このような燃料電池車では、その燃費を高めるため、つまり、燃料電池に供給される水素（反応ガス）の消費を抑えるため、例えば人待ちによってアイドル状態が継続し、所定のアイドル停止条件が成立した場合（アイドル停止条件を満たす場合）、燃料電池への水素及び空気の供給を停止（これをアイドル停止という）する技術が提案されている（特許文献１参照）。 A fuel cell vehicle (fuel cell moving body) that is equipped with a fuel cell such as a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) and that is driven by an electric travel motor driven by the power generated by the fuel cell Is attracting attention.
In such a fuel cell vehicle, for example, in order to increase the fuel consumption, that is, to suppress the consumption of hydrogen (reactive gas) supplied to the fuel cell, the idle state is continued by waiting for a person, and a predetermined idle stop condition is satisfied. In such a case (when the idle stop condition is satisfied), a technique for stopping the supply of hydrogen and air to the fuel cell (this is called idle stop) has been proposed (see Patent Document 1).

そして、その後にアイドル停止を解除し、燃料電池に水素及び空気を供給し、燃料電池を再び発電させた後において、再度、アイドル停止条件が成立したとしても、発電再開から所定のアイドル停止禁止時間中は、アイドル停止しない技術が提案されている（特許文献１参照）。 Then, after the idle stop is canceled, hydrogen and air are supplied to the fuel cell, and the fuel cell is generated again, even if the idle stop condition is satisfied again, the predetermined idle stop prohibition time from the restart of power generation is satisfied. In the middle, a technique that does not stop idling has been proposed (see Patent Document 1).

そして、このアイドル停止禁止時間中は、燃料電池のアノードから排出された未消費の水素及び不純物（水蒸気、窒素等）を含み循環するアノードオフガスを、水素循環系からパージ（排出）することにより、前記不純物を排出し、燃料電池の発電安定性を確保している。
なお、燃料電池のアノードからは、アノードにおける電極反応で消費されなかった未消費の水素が排出されるので、水素の利用効率を高めるべく、未消費の水素を含むアノードオフガスを燃料電池の上流に戻して、再びアノードに供給し、水素を循環させる水素循環方式が一般に採用される。 And during this idle stop prohibition time, by purging (discharging) the anode off-gas that contains unconsumed hydrogen and impurities (water vapor, nitrogen, etc.) discharged from the anode of the fuel cell from the hydrogen circulation system, The impurities are discharged to ensure the power generation stability of the fuel cell.
In addition, since the unconsumed hydrogen that was not consumed by the electrode reaction at the anode is discharged from the anode of the fuel cell, in order to increase the utilization efficiency of hydrogen, the anode off-gas containing unconsumed hydrogen is placed upstream of the fuel cell. A hydrogen circulation system is generally adopted in which the hydrogen is returned to the anode and circulated again.

特開２００７−２５０４２９号公報JP 2007-250429 A

しかしながら、特許文献１の技術では、アイドル停止の解除後のアイドル停止禁止時間を、その直前のアイドル停止時間に基づいて設定、つまり、その直前のアイドル停止時間が長いほど、アイドル停止禁止時間を長く設定するので、アイドル停止を開始するタイミング（空気供給用のコンプレッサ等がＯＦＦされるタイミング）が、毎回異なる虞がある。
そして、このようにアイドル停止を開始するタイミングが、その都度異なると、燃料電池システムのシステムオペレータ（燃料電池車の場合、運転者）が違和感を受ける虞がある。 However, in the technique of Patent Document 1, the idle stop prohibition time after the release of the idle stop is set based on the immediately preceding idle stop time, that is, the longer the immediately preceding idle stop time, the longer the idle stop prohibition time. Since it is set, there is a possibility that the timing for starting the idling stop (timing for turning off the air supply compressor or the like) is different every time.
If the timing for starting the idle stop is different each time, the system operator of the fuel cell system (driver in the case of a fuel cell vehicle) may feel uncomfortable.

そこで、燃料電池車の運転者等のシステムオペレータが違和感を受けずにアイドル停止する燃料電池システムを提供することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fuel cell system in which a system operator such as a driver of a fuel cell vehicle is idled without feeling uncomfortable.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された燃料ガスをパージするパージ手段と、前記パージ手段からパージされた燃料ガスと、酸化剤ガスとを混合し、外部に排出する希釈器と、前記燃料電池への酸化剤ガスの供給を停止しアイドル停止するアイドル停止手段と、アイドル停止条件が成立した場合、前記希釈器内の燃料ガスの濃度に基づいて、前記アイドル停止手段によるアイドル停止を許可するか否かを判定するアイドル停止許可判定手段と、を備える燃料電池システムであって、前記アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可した後、前記アイドル停止条件が継続して成立している間において、予め定められた第１固定時間の間、前記アイドル停止手段によってアイドル停止させる第１モードと、予め定められた第２固定時間の間、前記アイドル停止手段によってアイドル停止させず、前記燃料電池に酸化剤ガスが供給される第２モードと、を交互に実行するアイドル停止条件成立中制御手段を備えることを特徴とする燃料電池システムである。 As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a fuel cell that generates electric power by being supplied with fuel gas and oxidant gas, purge means for purging the fuel gas discharged from the fuel cell, and the purge A diluter that mixes the fuel gas purged from the means and the oxidant gas and discharges the gas to the outside, an idle stop means for stopping the supply of the oxidant gas to the fuel cell to idle, and an idle stop condition. When established, a fuel cell system comprising: an idle stop permission determination unit that determines whether to allow an idle stop by the idle stop unit based on the concentration of the fuel gas in the diluter; After the idle stop permission determining means permits the idle stop, while the idle stop condition is continuously established, a predetermined first fixed time is reached. A first mode in which idling is stopped by the idle stopping means, and a second mode in which oxidant gas is supplied to the fuel cell without being idle stopped by the idle stopping means for a predetermined second fixed time period. The fuel cell system is characterized by comprising control means for executing the idle stop condition alternately.

このような燃料電池システムによれば、アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可した後、アイドル停止条件が継続して成立している間において、アイドル停止条件成立中制御手段が、第１固定時間の間にてアイドル停止させる第１モードと、第２固定時間の間にてアイドル停止しない第２モードと、を交互に実行する。 According to such a fuel cell system, after the idle stop permission determining means permits the idle stop, while the idle stop condition is continuously established, the control means while the idle stop condition is established is controlled by the first fixed time. The first mode in which the idle stop is performed during the period and the second mode in which the idle stop is not performed during the second fixed time are alternately executed.

ここで、第１固定時間及び第２固定時間は、予め定められた固定時間であるので、第１モードから第２モードへ、第２モードから第１モードに移行するタイミングは、同じタイミングとなる。
これにより、燃料電池車の運転者等のシステムオペレータは、モードの移行時に違和感を受けにくくなる。すなわち、このような燃料電池システムは、システムオペレータが違和感を受けずにアイドル停止できる。 Here, since the first fixed time and the second fixed time are predetermined fixed times, the timing to shift from the first mode to the second mode and from the second mode to the first mode is the same timing. .
Thus, a system operator such as a driver of the fuel cell vehicle is less likely to feel uncomfortable at the time of mode transition. That is, such a fuel cell system can be idle-stopped without the system operator feeling uncomfortable.

また、前記燃料電池システムにおいて、アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可した場合、前記アイドル停止条件成立中制御手段は前記第１モードを先に実行することを特徴とする。 Further, in the fuel cell system, when the idle stop permission determining means permits the idle stop, the control means during the idle stop condition establishment executes the first mode first.

このような燃料電池システムによれば、アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可した場合、アイドル停止条件成立中制御手段が前記第１モードを先に実行する。すなわち、アイドル停止が許可された場合、これに連動してアイドル停止できる。 According to such a fuel cell system, when the idling stop permission determining means permits idling stop, the control means during the idling stop condition establishment executes the first mode first. That is, when idling stop is permitted, idling can be stopped in conjunction with this.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記第２固定時間は、前記アイドル停止条件が成立する前に、前記パージ手段によるパージが実行された場合において、当該アイドル停止条件の成立後、前記希釈器内の燃料ガスの濃度が第２所定濃度以下となり、前記アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可するまでの最大時間に近似した時間であることを特徴とする。 Further, in the fuel cell system, the second fixed time is set in the diluter after the idle stop condition is satisfied when the purge by the purge unit is executed before the idle stop condition is satisfied. The fuel gas concentration is equal to or lower than a second predetermined concentration, and is a time approximate to a maximum time until the idle stop permission determining means permits the idle stop.

このような燃料電池システムによれば、仮に、アイドル停止条件が成立する前に、パージ手段によるパージが実行された場合、希釈器内の燃料ガスの濃度が第２所定濃度以下となる待ち時間の経過後、アイドル停止が許可され、アイドル停止が開始され、燃料電池への酸化剤ガスの供給が停止される。
次いで、第１固定時間の経過後、第２モードに移行し、アイドル停止が解除され、燃料電池に酸化剤ガスが供給される。そして、第２固定時間の経過後、第１モードに移行し、アイドル停止が再び開始され、燃料電池への酸化剤ガスの供給が再び停止される。 According to such a fuel cell system, if the purge by the purge means is executed before the idle stop condition is established, the waiting time for the concentration of the fuel gas in the diluter to become the second predetermined concentration or less is set. After the elapse, idle stop is permitted, idle stop is started, and supply of the oxidant gas to the fuel cell is stopped.
Next, after the first fixed time has elapsed, the mode is shifted to the second mode, the idle stop is released, and the oxidant gas is supplied to the fuel cell. Then, after the second fixed time has elapsed, the first mode is entered, the idle stop is started again, and the supply of the oxidant gas to the fuel cell is stopped again.

ここで、アイドル停止が許可されるまでの待ち時間の最大時間と、第２モードが実行される第２固定時間とが、近似した時間であるので、アイドル停止条件が成立する前に、パージが実行された場合、待ち時間が経過するタイミングと、第２固定時間が経過するタイミングとが近似することになり、燃料電池への酸化剤ガスの供給が停止されるタイミング（後記する実施形態ではコンプレッサ３１がＯＦＦされるタイミング）が、近似することになる。
このようにして、燃料電池への酸化剤ガスの供給が停止されるタイミングが近似するので、アイドル停止条件の成立前にパージが実行されたとしても、オペレータは違和感を受けにくくなる。 Here, since the maximum waiting time until the idling stop is permitted and the second fixed time in which the second mode is executed are approximate, the purge is performed before the idling stop condition is satisfied. When executed, the timing at which the waiting time elapses and the timing at which the second fixed time elapses are approximated, and the timing at which the supply of the oxidant gas to the fuel cell is stopped (in the embodiment described later, the compressor The timing at which 31 is turned off) is approximated.
In this way, since the timing at which the supply of the oxidant gas to the fuel cell is stopped is approximate, even if the purge is executed before the idle stop condition is satisfied, the operator is less likely to feel discomfort.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記第１固定時間は、アイドル停止中において、拡散により前記希釈器から外部に排出する燃料ガスの濃度が第１所定濃度以下で維持される最大時間であることを特徴とする。 Further, in the fuel cell system, the first fixed time is a maximum time during which the concentration of the fuel gas discharged from the diluter to the outside by diffusion is maintained at a first predetermined concentration or less during idling stop. Features.

このような燃料電池システムによれば、第１モードが実行されるアイドル停止中において、拡散により希釈器から外部に排出する燃料ガスの濃度が第１所定濃度を超えることはない。
しかも、第１固定時間は最大時間（最長時間）に設定されるので、第１所定濃度を超える燃料ガスが排出されることを防止しつつ、継続してアイドル停止できる。 According to such a fuel cell system, the concentration of the fuel gas discharged from the diluter to the outside by diffusion does not exceed the first predetermined concentration during the idling stop in which the first mode is executed.
Moreover, since the first fixed time is set to the maximum time (longest time), it is possible to continuously stop idling while preventing the fuel gas exceeding the first predetermined concentration from being discharged.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記アイドル停止許可判定手段がアイドル停止を許可した後、前記アイドル停止条件が継続して成立している間であって、前記アイドル停止条件成立中制御手段によって、前記第２モードが実行されている間において、所定パージ条件が成立した場合、前記パージ手段がパージすることを特徴とする。 Further, in the fuel cell system, after the idle stop permission determining means permits the idle stop, while the idle stop condition is continuously established, the idle stop condition establishment control means controls the idle stop condition. The purge means purges when a predetermined purge condition is satisfied while the second mode is being executed.

このような燃料電池システムによれば、第２モードが実行されている間において、所定パージ条件が成立した場合、パージ手段がパージするので、希釈器において、パージされた燃料ガスを、酸化剤ガスで希釈した後に外部に排出できる。
すなわち、希釈器に酸化剤ガスが供給されている第２モードの実行中のみに、パージ手段がパージするので、パージされた燃料ガスがそのまま外部に排出されることを防止できる。 According to such a fuel cell system, when the predetermined purge condition is satisfied while the second mode is being executed, the purge means purges, so that the purged fuel gas is oxidant gas in the diluter. After diluting with, can be discharged to the outside.
That is, the purge means purges only during execution of the second mode in which the oxidant gas is supplied to the diluter, so that the purged fuel gas can be prevented from being discharged to the outside as it is.

本発明によれば、燃料電池車の運転者等のシステムオペレータが違和感を受けずにアイドル停止する燃料電池システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system in which a system operator such as a driver of a fuel cell vehicle is idled without feeling uncomfortable.

以下、本発明の一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

≪燃料電池システムの構成≫
図１に示す本実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池車（移動体）に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０（燃料電池）と、セル電圧モニタ１６と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池スタック１０の発電電力を消費等する電力消費系と、ブレーキペダル５１等と、これらを電子制御するＥＣＵ６０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。 ≪Configuration of fuel cell system≫
A fuel cell system 1 according to this embodiment shown in FIG. 1 is mounted on a fuel cell vehicle (moving body) (not shown). The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 10 (fuel cell), a cell voltage monitor 16, an anode system that supplies and discharges hydrogen (fuel gas, reaction gas) to and from the anode of the fuel cell stack 10, and a fuel cell stack A cathode system that supplies and discharges oxygen-containing air (oxidant gas, reaction gas) to and from the cathode 10, a power consumption system that consumes power generated by the fuel cell stack 10, a brake pedal 51, and the like. ECU 60 (Electronic Control Unit, electronic control device) for electronic control.

＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セル１１が積層して構成されたスタックであり、複数の単セル１１は直列で接続されている。単セル１１は、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟む２枚の導電性を有するセパレータと、を備えている。ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソード（電極）とを備えている。 <Fuel cell stack>
The fuel cell stack 10 is a stack formed by stacking a plurality of (for example, 200 to 400) solid polymer type single cells 11, and the plurality of single cells 11 are connected in series. The single cell 11 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) and two conductive separators sandwiching the MEA. The MEA includes an electrolyte membrane (solid polymer membrane) made of a monovalent cation exchange membrane or the like, and an anode and a cathode (electrode) that sandwich the membrane.

アノード及びカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノード及びカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。 The anode and cathode are mainly composed of a conductive porous material such as carbon paper, and contain a catalyst (Pt, Ru, etc.) for causing an electrode reaction in the anode and cathode.

各セパレータには、各ＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全ての単セル１１に水素又は空気を給排するための貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔がアノード流路１２（燃料ガス流路）、カソード流路１３（酸化剤ガス流路）として機能している。
そして、アノード流路１２を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１３を介して各カソードに空気が供給されると、電極反応が起こり、各単セル１１で電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、ＯＣＶが所定ＯＣＶ以上となった状態で、後記する電力制御器４３が制御され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。 Each separator is provided with a groove for supplying hydrogen or air to the entire surface of each MEA, and through holes for supplying and discharging hydrogen or air to all the single cells 11. It functions as an anode channel 12 (fuel gas channel) and a cathode channel 13 (oxidant gas channel).
Then, when hydrogen is supplied to each anode via the anode flow path 12 and air is supplied to each cathode via the cathode flow path 13, an electrode reaction occurs, and a potential difference (OCV (Open Circuit) is generated in each single cell 11. Voltage) and open circuit voltage) are generated. Next, when the OCV becomes equal to or higher than the predetermined OCV, the power controller 43 described later is controlled, and when the current is taken out, the fuel cell stack 10 generates power.

また、各セパレータには、発電に伴い自己発熱する単セル１１を冷却する冷媒が通流する溝及び貫通孔が形成されており、この溝等が冷媒流路１４として機能している。
なお、冷媒は、配管１４ａ、冷媒流路１４、配管１４ｂ、及び、ラジエータ（図示しない）を含む冷媒循環系を循環するようになっている。また、配管１４ｂには温度センサ１５が取り付けられており、温度センサ１５は、配管１４ｂ内の冷媒の温度を燃料電池スタック１０の温度として検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。 Further, each separator is formed with a groove and a through hole through which a refrigerant for cooling the single cell 11 that self-heats with power generation flows, and this groove or the like functions as the refrigerant flow path 14.
The refrigerant circulates in a refrigerant circulation system including the pipe 14a, the refrigerant flow path 14, the pipe 14b, and a radiator (not shown). A temperature sensor 15 is attached to the pipe 14b, and the temperature sensor 15 detects the temperature of the refrigerant in the pipe 14b as the temperature of the fuel cell stack 10 and outputs it to the ECU 60.

＜セル電圧モニタ＞
セル電圧モニタ１６は、燃料電池スタック１０を構成する複数の単セル１１毎のセル電圧を検出する機器であり、モニタ本体と、モニタ本体と各単セルとを接続するワイヤハーネスとを備えている。モニタ本体は、所定周期で全ての単セル１１をスキャニングし、各単セル１１のセル電圧を検出し、最低セル電圧（最低セルＶ）を算出するようになっている。そして、モニタ本体（セル電圧モニタ１６）は、算出した最低セル電圧をＥＣＵ６０に出力するようになっている。 <Cell voltage monitor>
The cell voltage monitor 16 is a device that detects a cell voltage for each of the plurality of single cells 11 constituting the fuel cell stack 10, and includes a monitor main body and a wire harness that connects the monitor main body and each single cell. . The monitor body scans all the single cells 11 at a predetermined cycle, detects the cell voltage of each single cell 11, and calculates the lowest cell voltage (lowest cell V). The monitor body (cell voltage monitor 16) outputs the calculated minimum cell voltage to the ECU 60.

＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク２１と、常閉型の遮断弁２２と、エゼクタ２３と、常閉型のパージ弁２４（パージ手段）とを備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、エゼクタ２３、配管２３ａを介して、アノード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ６０からの指令によって遮断弁２２が開かれると、水素が、水素タンク２１から、遮断弁２２等を介して、アノード流路１２に供給されるようになっている。 <Anode system>
The anode system includes a hydrogen tank 21, a normally closed shut-off valve 22, an ejector 23, and a normally closed purge valve 24 (purge means).
The hydrogen tank 21 is connected to the inlet of the anode flow path 12 via a pipe 21a, a shutoff valve 22, a pipe 22a, an ejector 23, and a pipe 23a. When the shutoff valve 22 is opened by a command from the ECU 60, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 21 to the anode flow path 12 through the shutoff valve 22 and the like.

アノード流路１２の出口は、配管２３ｂ（水素循環ライン）を介して、エゼクタ２３の吸気口に接続されている。そして、アノード流路１２（アノード）から排出された未消費の水素を含むアノードオフガスは、配管２３ｂを介して、エゼクタ２３に戻され、その結果、水素が循環するようになっている。 The outlet of the anode channel 12 is connected to the intake port of the ejector 23 via a pipe 23b (hydrogen circulation line). Then, the anode off gas containing unconsumed hydrogen discharged from the anode flow path 12 (anode) is returned to the ejector 23 through the pipe 23b, and as a result, hydrogen circulates.

配管２３ｂの途中は、配管２４ａ、パージ弁２４、配管２４ｂを介して、後記する希釈器３２に接続されている。パージ弁２４は、循環するアノードオフガス（水素）に含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合、ＥＣＵ６０により適宜（間欠的、断続的）に開かれる弁である。 The middle of the pipe 23b is connected to a diluter 32, which will be described later, via a pipe 24a, a purge valve 24, and a pipe 24b. The purge valve 24 is a valve that is appropriately (intermittently or intermittently) opened by the ECU 60 when impurities (water vapor, nitrogen, etc.) contained in the circulating anode off gas (hydrogen) are discharged (purged).

＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１（酸化剤ガス供給手段）と、希釈器３２と、水素濃度を検出する水素センサ３３、３４とを備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１３の入口に接続されている。そして、コンプレッサ３１は、ＥＣＵ６０の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、カソード流路１３に供給するようになっている。
なお、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０及び／又はその発電電力を充放電するバッテリ（図示しない）を電源として作動する。また、配管３１ａには、カソード流路１３に向かう空気を加湿する加湿器（図示しない）が設けられている。 <Cathode system>
The cathode system includes a compressor 31 (oxidant gas supply means), a diluter 32, and hydrogen sensors 33 and 34 for detecting the hydrogen concentration.
The compressor 31 is connected to the inlet of the cathode channel 13 via a pipe 31a. When the compressor 31 operates in accordance with a command from the ECU 60, the compressor 31 takes in air containing oxygen and supplies it to the cathode flow path 13.
The compressor 31 operates with the fuel cell stack 10 and / or a battery (not shown) that charges and discharges the generated power as a power source. The pipe 31a is provided with a humidifier (not shown) that humidifies the air toward the cathode flow path 13.

カソード流路１３の出口は、配管３２ａを介して希釈器３２に接続されている。そして、カソード流路１３（カソード）から排出された多湿のカソードオフガスは、配管３２ａを介して、希釈器３２に排出されるようになっている。 The outlet of the cathode channel 13 is connected to the diluter 32 via a pipe 32a. The humid cathode off gas discharged from the cathode channel 13 (cathode) is discharged to the diluter 32 via the pipe 32a.

希釈器３２は、パージ弁２４から導入され、一時的に内部に滞留するアノードオフガスと、配管３２ａから導入されるカソードオフガス（希釈用ガス）とを混合し、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガスで希釈する容器であり、その内部に希釈室３２ｂを備えている。具体的には、希釈器３２は、希釈室３２ｂの鉛直下方に、カソードオフガスが流れる配管３２ｃを有しており、配管３２ｃには、その内部と希釈室３２ｂとを連通させる連通孔３２ｄが形成されている。 The diluter 32 mixes the anode off gas introduced from the purge valve 24 and temporarily staying in the interior with the cathode off gas (dilution gas) introduced from the pipe 32a, and converts the hydrogen in the anode off gas into the cathode off gas. And a dilution chamber 32b is provided therein. Specifically, the diluter 32 has a pipe 32c through which the cathode off gas flows vertically below the dilution chamber 32b. The pipe 32c has a communication hole 32d that communicates the inside with the dilution chamber 32b. Has been.

そして、カソードオフガスの一部は、連通孔３２ｄを通って、希釈室３２ｂに流出し、アノードオフガスと混合することで混合ガスを生成すると同時に、アノードオフガス中の水素を希釈し、水素濃度（燃料ガス濃度）を低減するようになっている。次いで、生成した混合ガスは、配管３２ｃを流れるカソードオフガスにより、連通孔３２ｄを介して、配管３２ｃ内に吸引され、さらに希釈されながら、配管３２ｅを介して車外に排出されるようになっている。 A part of the cathode off-gas flows out to the dilution chamber 32b through the communication hole 32d, and is mixed with the anode off-gas to generate a mixed gas. At the same time, the hydrogen in the anode off-gas is diluted and the hydrogen concentration (fuel Gas concentration) is reduced. Next, the generated mixed gas is sucked into the pipe 32c through the communication hole 32d by the cathode off gas flowing through the pipe 32c, and is further diluted, and is discharged outside the vehicle through the pipe 32e. .

水素センサ３３は、希釈室３２ｂに設けられており、希釈室３２ｂの水素濃度Ｃ１を検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。
水素センサ３４は、配管３２ｅに設けられており、車外に排出されるガス中の水素濃度Ｃ２を検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。 The hydrogen sensor 33 is provided in the dilution chamber 32b, detects the hydrogen concentration C1 in the dilution chamber 32b, and outputs it to the ECU 60.
The hydrogen sensor 34 is provided in the pipe 32e, detects the hydrogen concentration C2 in the gas discharged outside the vehicle, and outputs it to the ECU 60.

＜電力消費系＞
電力消費系は、モータ４１と、ＰＤＵ４２（Power Drive Unit）と、電力制御器４３と、電流センサ４４とを備えている。そして、モータ４１は、ＰＤＵ４２、電力制御器４３を介して、燃料電池スタック１０の出力端子に接続されている。 <Power consumption system>
The power consumption system includes a motor 41, a PDU 42 (Power Drive Unit), a power controller 43, and a current sensor 44. The motor 41 is connected to the output terminal of the fuel cell stack 10 via the PDU 42 and the power controller 43.

モータ４１は、燃料電池車の動力源となる電動モータである。
ＰＤＵ４２は、ＥＣＵ６０からの指令に従って、直流電流を三相交流電流に変換し、モータ４１に供給するインバータである。 The motor 41 is an electric motor serving as a power source for the fuel cell vehicle.
The PDU 42 is an inverter that converts a direct current into a three-phase alternating current in accordance with a command from the ECU 60 and supplies the three-phase alternating current to the motor 41.

電力制御器４３は、ＥＣＵ６０の指令に従って、燃料電池スタック１０の発電電力（電流値、電圧値）を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電子回路を内蔵している。つまり、電力制御器４３は、燃料電池スタック１０の発電を停止することも可能となっている。 The power controller 43 controls the generated power (current value, voltage value) of the fuel cell stack 10 in accordance with a command from the ECU 60, and incorporates electronic circuits such as a DC / DC chopper and a DC / DC converter. . That is, the power controller 43 can also stop the power generation of the fuel cell stack 10.

電流センサ４４は、燃料電池スタック１０の電流値を検出し、ＥＣＵ６０に出力するようになっている。 The current sensor 44 detects the current value of the fuel cell stack 10 and outputs it to the ECU 60.

＜ブレーキペダル等＞
ブレーキペダル５１は、燃料電池車を制動する場合、運転者が踏み込むペダルであり、運転席の足元に配置されている。そして、ブレーキペダル５１は、その踏み込み信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
車速センサ５２は、燃料電池車の車速を検出するセンサである。そして、車速センサ５２は、検出した車速をＥＣＵ６０に出力するようになっている。 <Brake pedals, etc.>
The brake pedal 51 is a pedal that the driver steps on when braking the fuel cell vehicle, and is disposed at the foot of the driver's seat. The brake pedal 51 outputs a depression signal to the ECU 60.
The vehicle speed sensor 52 is a sensor that detects the vehicle speed of the fuel cell vehicle. The vehicle speed sensor 52 outputs the detected vehicle speed to the ECU 60.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ６０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。 <ECU>
The ECU 60 is a control device that electronically controls the fuel cell system 1 and includes a CPU, ROM, RAM, various interfaces, electronic circuits, and the like, and controls various devices according to programs stored therein. However, various processes are executed.

＜ＥＣＵ−アイドル停止機能＞
ＥＣＵ６０（アイドル停止手段）は、燃料電池システム１をアイドル停止させる機能を備えている。
なお、燃料電池システム１をアイドル停止させるとは、遮断弁２２を閉じて水素の供給を停止すると共に、コンプレッサ３１を停止し空気の供給を停止し、電力制御器４３を制御して燃料電池スタック１０の発電を停止することを意味する。 <ECU-Idle stop function>
The ECU 60 (idle stop means) has a function to stop the fuel cell system 1 idle.
To stop the fuel cell system 1 idle is to close the shutoff valve 22 and stop the supply of hydrogen, stop the compressor 31 and stop the supply of air, and control the power controller 43 to control the fuel cell stack. This means that 10 power generations are stopped.

＜ＥＣＵ−アイドル停止許可判定機能＞
ＥＣＵ６０（アイドル停止許可判定手段）は、所定のアイドル停止条件が成立した場合、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１に基づいて、アイドル停止を許可するか否か判定する機能を備えている。
所定のアイドル停止条件が成立した場合とは、ここでは、ブレーキペダル５１が所定時間（例えば１０秒）継続して踏み込まれると共に、車速センサ５２から入力される車速が前記所定時間継続して０（ｋｍ／ｈ）である場合である。
なお、アイドル停止中において、アクセルペダルが踏み込まれたり、車速が０を超えると、アイドル停止は解除される。 <ECU-idle stop permission determination function>
The ECU 60 (idle stop permission determining means) has a function of determining whether or not to allow idle stop based on the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 when a predetermined idle stop condition is satisfied.
When the predetermined idle stop condition is satisfied, here, the brake pedal 51 is continuously depressed for a predetermined time (for example, 10 seconds), and the vehicle speed input from the vehicle speed sensor 52 continues to be 0 ( km / h).
Note that when the accelerator pedal is depressed or the vehicle speed exceeds 0 during idle stop, the idle stop is released.

また、ＥＣＵ６０は、希釈器３２内の現在の水素濃度Ｃ１が、第２所定濃度以下（例えば体積比で４０％以下）である場合、アイドル停止を許可するように設定されている。
第２所定濃度（例えば４０％）は、その後にアイドル停止し、コンプレッサ３１を停止したとしても、つまり、希釈器３２へのカソードオフガスの供給を停止したとしても、拡散等によって、高濃度の水素が直ちに車外に排出しないとされる濃度に設定される。 Further, the ECU 60 is set to allow idling stop when the current hydrogen concentration C1 in the diluter 32 is equal to or less than the second predetermined concentration (for example, 40% or less in volume ratio).
Even if the second predetermined concentration (for example, 40%) is stopped after idling and the compressor 31 is stopped, that is, even if the supply of the cathode offgas to the diluter 32 is stopped, the high concentration hydrogen is diffused or the like. Is set to a concentration that does not immediately drain out of the vehicle.

なお、現在の水素濃度Ｃ１は、水素センサ３３で直接的に検出する他、例えば、パージ弁２４が開かれ、水素を含むアノードオフガスが希釈器３２に導入されてから、つまり前回パージから、希釈器３２に導入されたカソードオフガスの積算流量に基づいても算出できる。すなわち、前回パージ後、希釈器３２に導入されたカソードオフガスの積算流量が、所定積算流量以上である場合、現在の水素濃度Ｃ１は第２所定濃度以下であると判断可能である。
なお、前回パージからのカソードオフガスの積算流量は、例えば、コンプレッサ３１の吐出量（Ｌ／ｓ）とその作動時間との積により算出される。その他、配管３２ａに流量センサを設け、その検出値に基づいて算出することもできる。 The current hydrogen concentration C1 is directly detected by the hydrogen sensor 33. For example, after the purge valve 24 is opened and the anode off-gas containing hydrogen is introduced into the diluter 32, that is, from the previous purge, the dilution is performed. It can also be calculated based on the integrated flow rate of the cathode off gas introduced into the vessel 32. That is, if the integrated flow rate of the cathode off gas introduced into the diluter 32 after the previous purge is equal to or higher than the predetermined integrated flow rate, it can be determined that the current hydrogen concentration C1 is equal to or lower than the second predetermined concentration.
Note that the integrated flow rate of the cathode off gas from the previous purge is calculated, for example, by the product of the discharge amount (L / s) of the compressor 31 and its operating time. In addition, it is possible to provide a flow rate sensor in the pipe 32a and calculate based on the detected value.

したがって、アイドル停止条件が成立したとしても、このアイドル停止条件の成立前に、パージ弁２４が開かれ、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が第２所定濃度（例えば４０％）よりも高い場合、水素濃度Ｃ１が第２所定濃度に低下するまで、アイドル停止は許可されず、待ち時間が発生することになる（図３参照）。 Therefore, even if the idle stop condition is satisfied, the purge valve 24 is opened before the idle stop condition is satisfied, and the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 is higher than the second predetermined concentration (for example, 40%). Until the hydrogen concentration C1 drops to the second predetermined concentration, idle stop is not permitted and a waiting time occurs (see FIG. 3).

そして、本実施形態では、このアイドル停止が許可されるまでの待ち時間の最大時間（例えば１５秒）に、後記する第２所定時間（例えば２０）が近似（±５秒）するように設定されている。なお、前記待ち時間の最大時間は、コンプレッサ３１の吐出量や希釈器３２の希釈性能（希釈室３２ｂの大きさ）等に依存し、事前試験等により求められる。 In the present embodiment, the second predetermined time (for example, 20) to be described later is approximated (± 5 seconds) to the maximum waiting time (for example, 15 seconds) until the idle stop is permitted. ing. The maximum waiting time depends on the discharge amount of the compressor 31, the dilution performance of the diluter 32 (size of the dilution chamber 32b), and the like, and is obtained by a preliminary test or the like.

＜ＥＣＵ−アイドル停止条件成立中制御機能＞
ＥＣＵ６０（アイドル停止条件成立中制御手段）は、アイドル停止が許可された後、アイドル停止条件が継続して成立している間において、第１固定時間にてアイドル停止する第１モード（コンプレッサ３１：ＯＦＦ）と、第２固定時間にてアイドル停止せず、水素及び空気を供給し、燃料電池スタック１０を発電させる第２モード（コンプレッサ３１：ＯＮ）と、を交互に実行させる機能を備えている。 <ECU—Control function during idle stop condition establishment>
The ECU 60 (control means during establishment of the idle stop condition) is in a first mode (compressor 31: idle stop) in the first fixed time while the idle stop condition is continuously established after the idle stop is permitted. OFF) and a second mode (compressor 31: ON) in which hydrogen and air are supplied and power is generated in the fuel cell stack 10 without idling stop in the second fixed time. .

これにより、アイドル停止の許可後、アイドル停止条件の継続成立中において、第１固定時間、第２固定時間経過毎に、第１モード、第２モードが実行される。つまり、コンプレッサ３１が、第１固定時間、第２固定時間経過毎に、ＯＮ／ＯＦＦされるので、運転者が違和感を受けにくくなっている。
なお、ここでは、アイドル停止が許可された後、ＥＣＵ６０は、まず、第１モードを実行し、アイドル停止するように設定されている。 Accordingly, after the idling stop is permitted, the first mode and the second mode are executed every time the first fixed time and the second fixed time elapse while the idle stop condition is established. That is, since the compressor 31 is turned on / off every time the first fixed time and the second fixed time elapse, it is difficult for the driver to feel uncomfortable.
Here, after the idling stop is permitted, the ECU 60 is first set to execute the first mode and stop idling.

［第１固定時間］
第１固定時間（例えば６０秒）は、事前試験等により予め定められた一定時間であって、第１モードが実行されるアイドル停止中において、希釈器３２に滞留した後、拡散等によって配管３２ｅを通り車外に排出される水素の濃度が、第１所定濃度以下（例えば体積比で２％以下）で維持される最大時間に設定される。
これにより、コンプレッサ３１が停止するアイドル停止中において、第１所定濃度よりも高濃度の水素が、車外に排出されることはない。つまり、アイドル停止中の継続時間が、第１固定時間よりも長くなると、希釈器３２に滞留する水素がそのまま車外に排出される虞がある。
なお、第１所定濃度（２％）は、水素に着火する虞のない濃度に設定される。 [First fixed time]
The first fixed time (for example, 60 seconds) is a predetermined time determined in advance by a preliminary test or the like. During idling stop in which the first mode is executed, the first fixed time is retained in the diluter 32, and then the pipe 32e is diffused or the like. Is set to a maximum time during which the concentration of hydrogen discharged outside the vehicle is maintained at a first predetermined concentration or less (for example, 2% or less by volume).
Thus, during the idling stop when the compressor 31 stops, hydrogen having a concentration higher than the first predetermined concentration is not discharged outside the vehicle. In other words, if the duration time during idle stop is longer than the first fixed time, the hydrogen staying in the diluter 32 may be discharged out of the vehicle as it is.
The first predetermined concentration (2%) is set to a concentration at which there is no possibility of igniting hydrogen.

［第２固定時間］
第２固定時間（例えば２０秒）は、事前試験等により予め求められた一定時間であって、仮に、アイドル停止条件が成立する前に、パージ弁２４が開かれ、パージが実行された場合、そのアイドル停止条件の成立後、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が前記した第１所定濃度となり、アイドル停止が許可されるまでの最大待ち時間（例えば１５秒）に近似するように設定される。
すなわち、ここでは、アイドル停止条件の成立直前にパージ弁２４が開かれた場合、前記最大待ち時間経過すれば、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が第１所定濃度（例えば４０％）に低下する構成を例示している（図３参照）。 [Second fixed time]
The second fixed time (for example, 20 seconds) is a predetermined time obtained in advance by a preliminary test or the like. If the purge valve 24 is opened and purge is executed before the idle stop condition is satisfied, After the idle stop condition is satisfied, the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 becomes the first predetermined concentration described above, and is set to approximate the maximum waiting time (for example, 15 seconds) until the idle stop is permitted.
That is, here, when the purge valve 24 is opened immediately before the idle stop condition is satisfied, the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 is reduced to the first predetermined concentration (for example, 40%) when the maximum waiting time elapses. The configuration is illustrated (see FIG. 3).

これにより、仮に、アイドル停止条件の成立する前に、パージが実行された場合、最大待ち時間が経過するタイミングと、第２固定時間が経過するタイミングとが近似することになり、コンプレッサ３１がＯＦＦされるタイミングが、近似することになり、運転者は違和感を受けにくくなる。 Accordingly, if the purge is executed before the idle stop condition is satisfied, the timing when the maximum waiting time elapses and the timing when the second fixed time elapses are approximated, and the compressor 31 is turned off. The timing to be approximated is approximated and the driver is less likely to feel discomfort.

なお、第２固定時間（例えば２０秒）が、最大待ち時間（１５秒）に近似するように設定されるとは、第２固定時間又は最大待ち時間の経過後、コンプレッサ３１をＯＦＦし、アイドル停止する場合において、運転者が、コンプレッサ３１のＯＦＦされるタイミングについて、違和感を受けない時間差内（例えば±５秒以内）に設定されることを意味する。 The second fixed time (for example, 20 seconds) is set so as to approximate the maximum waiting time (15 seconds). After the second fixed time or the maximum waiting time has elapsed, the compressor 31 is turned off and the idle time is set to idle. In the case of stopping, it means that the driver is set within a time difference (for example, within ± 5 seconds) at which the compressor 31 is turned off so as not to feel uncomfortable.

＜ＥＣＵ−パージ弁制御機能＞
ＥＣＵ６０（パージ弁制御手段）は、アイドル停止の許可後、アイドル停止条件の継続成立中であって、第２モード（コンプレッサ３１：ＯＮ）が実行されている間に、所定パージ条件が成立した場合、パージ弁２４を開き、不純物を含むアノードオフガスを希釈器３２に排出する機能を備えている。このように第２モードが実行されている間、つまり、コンプレッサ３１が作動し、希釈器３２にカソードオフガスが導入されている間のみ、パージ弁２４を開くので、パージされた水素がそのまま車外に排出されることはない。 <ECU-purge valve control function>
The ECU 60 (purge valve control means) is in a state where the idle stop condition is continuously established after permitting the idle stop, and the predetermined purge condition is established while the second mode (compressor 31: ON) is being executed. The purge valve 24 is opened to discharge the anode off gas containing impurities to the diluter 32. In this way, the purge valve 24 is opened only while the second mode is being executed, that is, while the compressor 31 is operating and the cathode off gas is being introduced into the diluter 32. Therefore, the purged hydrogen remains outside the vehicle. It will not be discharged.

所定パージ条件が成立した場合とは、特許第３９０５８２５号公報に記載されるように、セル電圧モニタ１６から入力される最低セル電圧と、基準セル電圧とに基づいて算出されたパージ弁２４の開弁インターバル（閉弁するべき時間）を経過し、且つ、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が第１所定濃度（例えば２％）以下である場合を意味する。 When the predetermined purge condition is satisfied, as described in Japanese Patent No. 3905825, the purge valve 24 opened based on the minimum cell voltage input from the cell voltage monitor 16 and the reference cell voltage is opened. This means that the valve interval (time to close) has passed and the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 is equal to or lower than a first predetermined concentration (for example, 2%).

基準セル電圧は、燃料電池スタック１０の発電が安定しているか否かの判定基準となるセル電圧であり、電流センサ４４から入力される燃料電池スタック１０の電流値と、温度センサ１５から入力される燃料電池スタック１０の温度と、に基づいて算出される。そして、現在の最低セル電圧が基準セル電圧以上である場合、燃料電池スタック１０の発電が安定していると判断される。 The reference cell voltage is a cell voltage serving as a criterion for determining whether or not the power generation of the fuel cell stack 10 is stable. The reference cell voltage is input from the current value of the fuel cell stack 10 input from the current sensor 44 and the temperature sensor 15. Is calculated based on the temperature of the fuel cell stack 10. When the current lowest cell voltage is equal to or higher than the reference cell voltage, it is determined that the power generation of the fuel cell stack 10 is stable.

希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が第１所定濃度以下であるか否かは、水素センサ３３によって直接検出してもよいし、前回パージから現在までに希釈器３２に導入されたカソードオフガスの積算流量が、所定積算流量以上である場合、第１所定濃度以下に低下したと判断する構成でもよい。 Whether or not the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 is equal to or lower than the first predetermined concentration may be directly detected by the hydrogen sensor 33, or integration of the cathode off gas introduced into the diluter 32 from the previous purge to the present. When the flow rate is equal to or higher than the predetermined integrated flow rate, it may be determined that the flow rate has decreased to the first predetermined concentration or lower.

≪燃料電池システムの動作≫
次に、図２を参照して、燃料電池システム１の動作を、ＥＣＵ６０に設定されたプログラム（フローチャート）の流れと共に説明する。なお、初期状態において、燃料電池スタック１０は、アクセル開度等（発電要求量）に基づいて、通常に発電している。また、ＥＣＵ６０は、後記する各ステップの処理を、所定時間経過毎に繰り返す。 ≪Operation of fuel cell system≫
Next, with reference to FIG. 2, the operation of the fuel cell system 1 will be described together with the flow of a program (flow chart) set in the ECU 60. In the initial state, the fuel cell stack 10 normally generates power based on the accelerator opening and the like (power generation request amount). In addition, the ECU 60 repeats the process of each step described later every time a predetermined time elapses.

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ６０は、フラグ等を参照して、現在アイドル停止中であるか否か判定する。
アイドル停止中であると判定した場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０８に進む。一方、アイドル停止中でないと判定した場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０２に進む。 In step S101, the ECU 60 refers to a flag or the like to determine whether or not the idle stop is currently in progress.
When it is determined that idling is stopped (S101 / Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S108. On the other hand, if it is determined that the engine is not idling stopped (S101, No), the process of the ECU 60 proceeds to step S102.

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止禁止タイマを減算する。アイドル停止禁止タイマとは、アイドル停止許可後、アイドル停止条件の継続成立中において、アイドル停止しない第２モードの実行時間を計測するタイマである。なお、アイドル停止禁止タイマの初期値は０である。 In step S102, the ECU 60 subtracts the idle stop prohibition timer. The idle stop prohibition timer is a timer that measures the execution time of the second mode in which the idle stop is not stopped while the idle stop condition is continuously established after the idle stop is permitted. Note that the initial value of the idle stop prohibition timer is zero.

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止継続タイマに、第１固定時間（例えば６０秒）をセットする。アイドル停止継続タイマとは、アイドル停止許可後、アイドル停止条件の継続成立中において、アイドル停止する第１モードの実行時間を計測するタイマである。 In step S103, the ECU 60 sets a first fixed time (for example, 60 seconds) in the idle stop continuation timer. The idle stop continuation timer is a timer that measures the execution time of the first mode in which the idle stop is performed while the idle stop condition is continuously established after the idle stop is permitted.

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ６０は、所定のアイドル停止条件が成立しているか否か判定する。
アイドル停止条件は成立していると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０５に進む。一方、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０７に進む。 In step S104, the ECU 60 determines whether or not a predetermined idle stop condition is satisfied.
When it is determined that the idle stop condition is satisfied (S104 / Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S105. On the other hand, when it is determined that the idle stop condition is not satisfied (S104, No), the process of the ECU 60 proceeds to step S107.

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ６０は、（１）前回パージから現在までに希釈器３２に導入されたカソードオフガスの積算流量が、第２所定濃度（例えば４０％）以下に低下したと判断される所定積算流量以上であって、（２）アイドル停止禁止タイマが０であるか否か判定する。
なお、アイドル停止禁止タイマが０である場合とは、アイドル停止の解除後、第２固定時間経過した場合、又は、初回の場合である。 In step S105, the ECU 60 (1) a predetermined integrated flow rate at which it is determined that the integrated flow rate of the cathode off gas introduced into the diluter 32 from the previous purge to the present time has decreased to a second predetermined concentration (for example, 40%) or less. (2) It is determined whether the idle stop prohibition timer is 0 or not.
The case where the idle stop prohibition timer is 0 is a case where the second fixed time has elapsed after the release of the idle stop, or the first time.

積算流量が所定積算流量以上であって、アイドル停止禁止タイマが０である場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０６に進む。一方、積算流量が所定積算流量以上でない場合、又は、アイドル停止禁止タイマが０でない場合（Ｓ１０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０７に進む。 When the integrated flow rate is equal to or higher than the predetermined integrated flow rate and the idle stop prohibition timer is 0 (S105 / Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S106. On the other hand, when the integrated flow rate is not equal to or greater than the predetermined integrated flow rate, or when the idle stop prohibition timer is not 0 (No in S105), the process of the ECU 60 proceeds to step S107.

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止を許可し、アイドル停止を開始、又は、既にアイドル停止している場合は、継続してアイドル停止する。そして、ＥＣＵ６０は、アイドル停止していることを、フラグ等によって記憶する。 In step S106, the ECU 60 permits the idle stop and starts the idle stop or, if already idle stopped, continues the idle stop. And ECU60 memorizes that it has stopped idling by a flag etc.

具体的には、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を閉じて、水素の供給を停止すると共に、コンプレッサ３１を停止して、空気の供給を停止する。これに並行して、ＥＣＵ６０は、電力制御器４３を制御して、燃料電池スタック１０の発電を停止させる。
この他、水素及び空気の供給停止後、燃料電池スタック１０を例えば所定時間にて発電（ディスチャージ）することで、内部に残留する水素、酸素を消費し、ＯＣＶを低下させた後、発電を停止する構成でもよい。
その後、ＥＣＵ６０の処理は、リターンを通ってスタートに戻る。 Specifically, the ECU 60 closes the shut-off valve 22 to stop the supply of hydrogen, and stops the compressor 31 to stop the supply of air. In parallel with this, the ECU 60 controls the power controller 43 to stop the power generation of the fuel cell stack 10.
In addition, after the supply of hydrogen and air is stopped, the fuel cell stack 10 is generated (discharged) at a predetermined time, for example, to consume the remaining hydrogen and oxygen, reduce the OCV, and then stop the power generation. The structure to do may be sufficient.
Thereafter, the processing of the ECU 60 returns to the start through a return.

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止を許可せず、アイドル停止を解除して燃料電池スタック１０の発電を再開、又は、既にアイドル停止が解除されている場合、継続して燃料電池スタック１０を発電させる。そして、ＥＣＵ６０は、アイドル停止していないことを、フラグ等によって記憶する。 In step S107, the ECU 60 does not permit the idling stop, cancels the idling stop and restarts the power generation of the fuel cell stack 10, or continuously generates the fuel cell stack 10 when the idling stop is already cancelled. Let And ECU60 memorizes by the flag etc. that it has not stopped idling.

具体的には、ＥＣＵ６０は、遮断弁２２を開いて水素を供給し、コンプレッサ３１を作動させ空気を供給すると共に、アクセル等からの発電要求量に対応して電力制御器４３を制御し、燃料電池スタック１０を発電させる。
その後、ＥＣＵ６０の処理は、リターンを通ってスタートに戻る。 Specifically, the ECU 60 opens the shut-off valve 22 to supply hydrogen, operates the compressor 31 to supply air, and controls the power controller 43 in response to the power generation request amount from the accelerator or the like, The battery stack 10 is generated.
Thereafter, the processing of the ECU 60 returns to the start through a return.

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止禁止タイマに、第２固定時間（例えば２０秒）をセットする。 In step S108, the ECU 60 sets a second fixed time (for example, 20 seconds) in the idle stop prohibition timer.

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止継続タイマを減算する。 In step S109, the ECU 60 subtracts the idle stop continuation timer.

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ６０は、所定のアイドル停止条件が成立しているか否か判定する。
アイドル停止条件は成立していると判定した場合（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１１１に進む。なお、この場合は、アイドル停止中であって、アイドル停止条件が継続して成立している場合である。
一方、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ１１０・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０７に進み、アイドル停止が解除される。 In step S110, the ECU 60 determines whether a predetermined idle stop condition is satisfied.
When it is determined that the idle stop condition is satisfied (S110 / Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S111. In this case, idling is stopped and the idling stop condition is continuously satisfied.
On the other hand, when it is determined that the idle stop condition is not satisfied (No in S110), the process of the ECU 60 proceeds to Step S107, and the idle stop is released.

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ６０は、アイドル停止継続タイマが０であるか否か判定する。
アイドル停止継続タイマが０である場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０７に進む。なお、この場合は、アイドル停止の開始後、第１固定時間経過した場合である。
一方、アイドル停止継続タイマが０でない場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０６に進む。なお、この場合は、アイドル停止の開始後、第１固定時間経過していない場合である。 In step S111, the ECU 60 determines whether or not the idle stop continuation timer is zero.
When the idle stop continuation timer is 0 (S111 / Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S107. In this case, the first fixed time has elapsed after the start of the idle stop.
On the other hand, if the idle stop continuation timer is not 0 (S111, No), the process of the ECU 60 proceeds to step S106. In this case, the first fixed time has not elapsed since the start of the idle stop.

次に、燃料電池システム１（燃料電池車）の動作ついて、さらに具体的に説明する。 Next, the operation of the fuel cell system 1 (fuel cell vehicle) will be described more specifically.

＜通常走行＞
燃料電池車が通常に走行している場合、ＥＣＵ６０の処理は、ステップＳ１０１・Ｎｏ、…、ステップＳ１０４・Ｎｏ、ステップＳ１０７の順に進み、燃料電池スタック１０はアクセル開度に対応して発電する。よって、燃料電池車が通常に走行する場合、ステップＳ１０２の処理が繰り返されることになり、アイドル停止禁止タイマは０となる。 <Normal driving>
When the fuel cell vehicle is traveling normally, the processing of the ECU 60 proceeds in the order of step S101, No,..., Step S104, No, and step S107, and the fuel cell stack 10 generates power corresponding to the accelerator opening. Therefore, when the fuel cell vehicle travels normally, the process of step S102 is repeated, and the idle stop prohibition timer becomes zero.

＜パージ後、アイドル停止条件成立＞
次に、パージ後、アイドル停止条件が成立し、その後、アイドル停止する場合について、図３を参照して説明する。
アイドル停止条件成立後（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、希釈器３２内の水素濃度Ｃ１が第１所定濃度に低下すると（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、アイドル停止が許可され、アイドル停止が開始（Ｓ１０６）、つまり、第１モードが実行される。 <Idle stop condition is satisfied after purging>
Next, the case where the idle stop condition is satisfied after the purge and then the idle stop is described with reference to FIG.
After the idle stop condition is satisfied (S104 · Yes), when the hydrogen concentration C1 in the diluter 32 decreases to the first predetermined concentration (S105 · Yes), the idle stop is permitted and the idle stop is started (S106), that is, the first One mode is executed.

その後、アイドル停止条件が成立したまま（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、第１固定時間が経過すると（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、アイドル停止が解除（Ｓ１０７）、つまり、燃料電池スタック１０の発電が再開され、第２モードが実行される。
その後、アイドル停止条件が成立したまま（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、第２固定時間が経過すると（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、再び、アイドル停止が開始（Ｓ１０６）、つまり、第１モードが実行される。
このようにアイドル停止の開始後、アイドル停止条件が継続して成立している間において、アイドル停止する第１モード（コンプレッサ３１：ＯＦＦ）と、アイドル停止しない第２モード（コンプレッサ３１：ＯＮ）とが交互に実行されることになる。 Thereafter, the idle stop condition is satisfied (S110 / Yes), and when the first fixed time elapses (S111 / Yes), the idle stop is released (S107), that is, the power generation of the fuel cell stack 10 is resumed, and the second The mode is executed.
After that, while the idle stop condition is satisfied (S104 / Yes), when the second fixed time has elapsed (S105 / Yes), the idle stop is started again (S106), that is, the first mode is executed.
As described above, after the idle stop is started, while the idle stop condition is continuously established, the first mode in which the idle stop is performed (compressor 31: OFF) and the second mode in which the idle stop is not performed (compressor 31: ON). Are executed alternately.

≪燃料電池システムの効果≫
このような燃料電池システム１によれば、次の効果を得る。
第１モード（コンプレッサ３１：ＯＦＦ）を実行する第１固定時間と、第２モード（コンプレッサ３１：ＯＦＦ）を実行する第２固定時間とが、予め定められた一定時間であるので、アイドル停止開始後において、コンプレッサ３１が一定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦされる。これにより、燃料電池車の運転者は、アイドル停止条件が成立しているにも関わらず、コンプレッサ３１がＯＦＦされない等の違和感（不安）を受けにくくなる。 ≪Effect of fuel cell system≫
According to such a fuel cell system 1, the following effects are obtained.
Since the first fixed time for executing the first mode (compressor 31: OFF) and the second fixed time for executing the second mode (compressor 31: OFF) are a predetermined time, the idle stop start Later, the compressor 31 is turned ON / OFF at a fixed timing. This makes it difficult for the driver of the fuel cell vehicle to feel a sense of discomfort (anxiety) such as the compressor 31 not being turned off, even though the idle stop condition is satisfied.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。
前記した実施形態では、燃料電池システム１が燃料電池車に搭載された場合を例示したが、その他に例えば、自動二輪車、列車、船舶等の燃料電池移動体に搭載された燃料電池システムでもよい。また、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システムに、本発明を適用してもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, it can change as follows in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system 1 is mounted on a fuel cell vehicle has been illustrated. However, for example, a fuel cell system mounted on a fuel cell moving body such as a motorcycle, a train, or a ship may be used. Further, the present invention may be applied to a stationary fuel cell system for home use or a fuel cell system incorporated in a hot water supply system.

本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 this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムに一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example in the fuel cell system concerning this embodiment.

Explanation of symbols

１燃料電池システム
１０燃料電池スタック（燃料電池）
１１単セル（燃料電池）
２４パージ弁（パージ手段）
３１コンプレッサ（酸化剤ガス供給手段）
３２希釈器
６０ＥＣＵ（アイドル停止手段、アイドル停止許可判定手段、アイドル停止条件成立中制御手段）
Ｃ１希釈器内の水素濃度
Ｃ２希釈器下流の水素濃度
1 Fuel Cell System 10 Fuel Cell Stack (Fuel Cell)
11 Single cell (fuel cell)
24 Purge valve (Purge means)
31 Compressor (Oxidant gas supply means)
32 diluter 60 ECU (idle stop means, idle stop permission determination means, idle stop condition establishment control means)
C1 Hydrogen concentration in the diluter C2 Hydrogen concentration downstream of the diluter

Claims

A fuel cell that generates electricity by being supplied with fuel gas and oxidant gas;
Purge means for purging the fuel gas discharged from the fuel cell;
A diluter that mixes the fuel gas purged from the purge means and the oxidant gas and discharges the mixture to the outside;
Idle stop means for stopping the supply of oxidant gas to the fuel cell to stop idling;
When an idle stop condition is satisfied, an idle stop permission determination unit that determines whether or not an idle stop by the idle stop unit is permitted based on the concentration of the fuel gas in the diluter;
A fuel cell system comprising:
After the idle stop permission determining means permits the idle stop, while the idle stop condition is continuously established,
A first mode in which the idle stop means idles for a predetermined first fixed time;
A second mode in which an oxidant gas is supplied to the fuel cell without idle stop by the idle stop means during a predetermined second fixed time;
A fuel cell system comprising: control means for executing idle stop conditions alternately.

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the idle stop permission determining unit permits the idle stop, the control unit during the idle stop condition establishment executes the first mode first. 3. .

In the second fixed time, when purging by the purge means is executed before the idle stop condition is satisfied, the concentration of the fuel gas in the diluter is a second predetermined value after the idle stop condition is satisfied. 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the fuel cell system has a concentration that is equal to or lower than a concentration and is a time approximate to a maximum time until the idling stop permission determining unit permits idling stop.

The first fixed time is a maximum time during which the concentration of the fuel gas discharged from the diluter to the outside by diffusion is maintained at a first predetermined concentration or less during idling stop. 4. The fuel cell system according to any one of items 3.

After the idle stop permission determining means permits the idle stop, the second mode is executed by the control means while the idle stop condition is established while the idle stop condition is continuously established. In between
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the purge unit purges when a predetermined purge condition is satisfied.