JP2010238474A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which prevents degradation of an energy storage such as a high voltage battery. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes a fuel cell stack 10 which generates electric power when reactive gas is supplied, a high voltage battery 74 which stores the electric power of the fuel cell stack 10, a voltage sensor 76 and current sensor 77 for detecting a storage index value about SOC of the high voltage battery 74, a power consuming means for consuming the electric power of the high voltage battery 74, and an ECU100 which controls power consumption by the power consuming means based on a current SOC. After stopping power generation with the fuel cell stack 10, the ECU100 causes the power consuming means to consume electric power of the high voltage battery 74 until SOC comes to a target SOC which is lower than first SOC if the SOC when higher than the first SOC. <P>COPYRIGHT: (C)2011,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.

近年、水素（燃料ガス）と、酸素を含む空気（酸化剤ガス）とが供給されることで発電する燃料電池の開発が進められ、例えば、燃料電池車（移動体）の電力源として期待されている。
このような燃料電池車には、例えばリチウムイオン型の高圧バッテリ（第１エネルギストレージ）が搭載される。高圧バッテリは、加速時においてモータに向けて放電することで燃料電池をアシストしたり、減速時においてモータからの回生電力を充電したりする（特許文献１参照）。 In recent years, the development of fuel cells that generate electricity by supplying hydrogen (fuel gas) and oxygen-containing air (oxidant gas) has been promoted. For example, it is expected as a power source for fuel cell vehicles (moving bodies). ing.
In such a fuel cell vehicle, for example, a lithium ion type high voltage battery (first energy storage) is mounted. The high-voltage battery assists the fuel cell by discharging toward the motor during acceleration, or charges regenerative power from the motor during deceleration (see Patent Document 1).

また、高圧バッテリは、燃料電池の発電停止から次回の発電開始まで、燃料電池に代わって、燃料電池車（燃料電池システム）の電源として機能する。すなわち、高圧バッテリは、例えば、発電停止中に燃料電池を掃気する場合において、掃気ガスを吐出するコンプレッサの電源や、次回起動時おいて燃料電池の発電開始までにおけるコンプレッサの電源として機能する。
したがって、高圧バッテリは、燃料電池の発電停止時、発電停止中に電力不足とならないように、満充電に近い状態、つまり、ＳＯＣ（State Of Charge）が高い状態（例えば８０％）とされる。 The high-voltage battery functions as a power source for the fuel cell vehicle (fuel cell system) instead of the fuel cell from the stop of power generation of the fuel cell to the start of the next power generation. That is, for example, when scavenging the fuel cell while power generation is stopped, the high-voltage battery functions as a power source for the compressor that discharges the scavenging gas, and as a power source for the compressor until the fuel cell power generation starts at the next startup.
Therefore, the high-voltage battery is in a state close to full charge, that is, a state with a high SOC (State Of Charge) (for example, 80%) so as not to run out of power when power generation is stopped.

特開２００４−１８０４６１号公報JP 2004-180461 A

しかしながら、燃料電池の発電停止後、燃料電池車（燃料電池システム）の停止中において、ＳＯＣが高い状態で、高圧バッテリが長時間放置されると、高圧バッテリが劣化する虞がある。   However, after the power generation of the fuel cell is stopped, if the high voltage battery is left for a long time with the SOC being high while the fuel cell vehicle (fuel cell system) is stopped, the high voltage battery may be deteriorated.

そこで、本発明は、高圧バッテリ等のエネルギストレージの劣化を防止する燃料電池システムを提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that prevents deterioration of energy storage such as a high-voltage battery.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池の電力を蓄える第１エネルギストレージと、前記第１エネルギストレージの蓄電量に関する蓄電指標値を検出する蓄電指標値検出手段と、前記第１エネルギストレージの電力を消費する電力消費手段と、前記蓄電指標値検出手段が検出する蓄電指標値に基づいて、前記電力消費手段による電力の消費を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記燃料電池の発電停止後、蓄電指標値が第１閾値よりも高い場合、蓄電指標値が前記第１閾値よりも低い第２閾値以下になるまで、前記電力消費手段によって前記第１エネルギストレージの電力を消費させ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-described problems, the present invention relates to a fuel cell that generates electric power when supplied with a reaction gas, a first energy storage that stores electric power of the fuel cell, and a storage amount of the first energy storage. Based on the power storage index value detecting means for detecting the power storage index value, the power consumption means for consuming the power of the first energy storage, and the power storage index value detected by the power storage index value detection means, the power by the power consumption means Control means for controlling consumption of the fuel cell, wherein the control means has a second power storage index value lower than the first threshold value when the power storage index value is higher than the first threshold value after stopping the power generation of the fuel cell. The fuel cell system is characterized in that the power of the first energy storage is consumed by the power consuming means until a threshold value or less is reached.

このような燃料電池システムによれば、第１エネルギストレージの蓄電指標値が第１閾値よりも高い場合、蓄電指標値が第１閾値よりも低い第２閾値以下になるまで、電力消費手段によって第１エネルギストレージの電力を消費させる。これにより、第１エネルギストレージが、その蓄電指標値が第２閾値よりも高い状態で、長時間放置されることはなく、第１エネルギストレージの劣化を防止できる。   According to such a fuel cell system, when the power storage index value of the first energy storage is higher than the first threshold value, the power consumption means changes the first power storage means until the power storage index value becomes equal to or lower than the second threshold value lower than the first threshold value. 1 Energy storage power is consumed. Accordingly, the first energy storage is not left for a long time in a state where the power storage index value is higher than the second threshold value, and deterioration of the first energy storage can be prevented.

なお、第１閾値は、第１エネルギストレージの蓄電指標値がこれよりも高い状態で、第１エネルギストレージが放置されると、第１エネルギストレージが劣化してしまうので、第１エネルギストレージの電力の消費を開始すべき値に設定されることが好ましい。
第２閾値は、放置されたとしても第１エネルギストレージが劣化しないと判断される値に設定されることが好ましい。 Note that the first threshold value is the power consumption of the first energy storage because the first energy storage deteriorates if the first energy storage is left in a state where the storage index value of the first energy storage is higher than this. Is preferably set to a value at which consumption should begin.
The second threshold value is preferably set to a value at which it is determined that the first energy storage will not deteriorate even if left unattended.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記第１エネルギストレージの温度が高くなるほど、前記第２閾値は低くなることを特徴とする。   The fuel cell system is characterized in that the second threshold value decreases as the temperature of the first energy storage increases.

ここで、例えば、リチウムイオン型の二次電池を備える第１エネルギストレージは、放置中の蓄電指標値（後記する実施形態ではＳＯＣ）が高いと劣化が促進され、さらに温度も高いと、ことさら劣化が促進されるという特性を有する。
そこで、このような燃料電池システムによれば、第１エネルギストレージの温度が高くなるほど、第２閾値は低くなるように設定される。これにより、第１エネルギストレージの蓄電指標値を、この低くなる第２閾値以下とすることによって、第１エネルギストレージの劣化を適切に防止できる。 Here, for example, in the first energy storage provided with a lithium ion type secondary battery, the deterioration is promoted when the storage index value being left (SOC in the embodiment described later) is high, and the deterioration is further deteriorated when the temperature is also high. Is promoted.
Therefore, according to such a fuel cell system, the second threshold is set to be lower as the temperature of the first energy storage is higher. Thereby, deterioration of the 1st energy storage can be prevented appropriately by making the accumulation index value of the 1st energy storage below this 2nd threshold value which becomes low.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記電力消費手段を複数備え、前記制御手段は、複数の前記電力消費手段のうち、より作動音が小さい前記電力消費手段によって優先して電力を消費させることを特徴とする。   The fuel cell system further comprises a plurality of the power consuming means, and the control means preferentially consumes power by the power consuming means having a lower operating sound among the plurality of power consuming means. And

このような燃料電池システムによれば、制御手段が、より作動音が小さい電力消費手段によって優先して電力を消費させるので、第１エネルギストレージの電力の消費に伴う作動音を小さくできる。   According to such a fuel cell system, since the control means preferentially consumes power by the power consuming means having a smaller operating sound, the operating sound accompanying the consumption of the power of the first energy storage can be reduced.

また、前記燃料電池システムは移動体に搭載され、前記電力消費手段は、前記燃料電池を冷却する第１冷却系、前記第１エネルギストレージを冷却する第２冷却系、前記移動体を走行させるための走行系を冷却する第３冷却系、及び、前記第１エネルギストレージの電力が充電される第２エネルギストレージ、の少なくとも１つを含むことを特徴とする。   The fuel cell system is mounted on a mobile body, and the power consuming means is configured to run a first cooling system that cools the fuel cell, a second cooling system that cools the first energy storage, and the mobile body. At least one of a third cooling system that cools the traveling system of the vehicle and a second energy storage that is charged with electric power of the first energy storage.

このような燃料電池システムによれば、第１冷却系、第２冷却系、第３冷却系、及び、第２エネルギストレージ、の少なくとも１つによって、第１エネルギストレージの電力を消費できる。   According to such a fuel cell system, the power of the first energy storage can be consumed by at least one of the first cooling system, the second cooling system, the third cooling system, and the second energy storage.

本発明によれば、高圧バッテリ等のエネルギストレージの劣化を防止する燃料電池システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which prevents deterioration of energy storages, such as a high voltage battery, can be provided.

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電力消費系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power consumption type | system | group 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. 図３の放電用デバイス選択ステップのサブフローチャートである。FIG. 4 is a sub-flowchart of a discharging device selection step in FIG. 3. 高圧バッテリ温度と目標ＳＯＣとの関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between high voltage battery temperature and target SOC.

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

≪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を冷却する第１冷却系と、燃料電池スタック１０の電力を消費する電力消費系と、電力消費系の後記する高圧バッテリ７４を冷却する第２冷却系と、燃料電池車を走行させる走行系と、走行系を冷却する第３冷却系と、これらを電子制御するＥＣＵ１００（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, an anode system that supplies and discharges hydrogen (fuel gas and reaction gas) to and from the anode of the fuel cell stack 10, and air that contains oxygen with respect to the cathode of the fuel cell stack 10. A cathode system that supplies and discharges (oxidant gas and reaction gas), a first cooling system that cools the fuel cell stack 10, a power consumption system that consumes the power of the fuel cell stack 10, and a high pressure that is described later on the power consumption system A second cooling system that cools the battery 74, a traveling system that drives the fuel cell vehicle, a third cooling system that cools the traveling system, and an ECU 100 (Electronic Control Unit) that electronically controls them. I have.

＜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が積層して構成されたスタックであり、複数の単セルは直列で接続されている。単セルは、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 (eg, 200 to 400) solid polymer type single cells, and the plurality of single cells are connected in series. The single cell 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と、これに担持され、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）と、を含んでいる。
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１１（燃料ガス流路）、カソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。 The anode and the cathode include a porous body having conductivity such as carbon paper, and a catalyst (Pt, Ru, etc.) supported on the anode and causing an electrode reaction in the anode and the cathode.
Each separator is formed 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 single cells. These grooves and through holes serve as anodes. It functions as a channel 11 (fuel gas channel) and a cathode channel 12 (oxidant gas channel).

そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給されると、式（１）の電極反応が起こり、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（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、燃料電池スタック１０と後記するモータＭ等の外部負荷とが電気的に接続され、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。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ− …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２） When hydrogen is supplied to each anode via the anode flow path 11, the electrode reaction of Formula (1) occurs, and when air is supplied to each cathode via the cathode flow path 12, Formula (2) Thus, a potential difference (OCV (Open Circuit Voltage), open circuit voltage) is generated in each single cell. Next, the fuel cell stack 10 is electrically connected to an external load such as a motor M described later, and when the current is extracted, the fuel cell stack 10 generates power.
2H 2 → 4H + + 4e − (1)
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (2)

また、各セパレータには、単セルを適宜に冷却するために冷媒が通流する溝や貫通孔が形成されており、これら溝及び貫通孔が、燃料電池スタック１０の冷媒流路１３として機能している。   Each separator is formed with grooves and through-holes through which the refrigerant flows in order to cool the single cell appropriately, and these grooves and through-holes function as the refrigerant flow path 13 of the fuel cell stack 10. ing.

＜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とを備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａを介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ１００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等を通って、アノード流路１１に供給されるようになっている。 <Anode system>
The anode system includes a hydrogen tank 21 and a normally closed shut-off valve 22.
The hydrogen tank 21 is connected to the inlet of the anode flow path 11 via a pipe 21a, a shutoff valve 22, and a pipe 22a. When the shutoff valve 22 is opened by a command from the ECU 100, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 21 to the anode flow path 11 through the shutoff valve 22 and the like.

アノード流路１１の出口には、配管２２ｂが接続されている。そして、アノード流路１１（アノード）から排出されたアノードオフガスは、配管２２ｂを通って車外に排出されるようになっている。   A pipe 22 b is connected to the outlet of the anode channel 11. And the anode off gas discharged | emitted from the anode flow path 11 (anode) is discharged | emitted outside the vehicle through the piping 22b.

＜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、掃気ガス供給手段）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１２の入口に接続されている。そして、コンプレッサ３１は、ＥＣＵ１００の指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込み、配管３１ａを介して、カソード流路１２に供給するようになっている。
また、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０の掃気時には、掃気ガスを供給する掃気ガス供給手段として機能する。 <Cathode system>
The cathode system includes a compressor 31 (oxidant gas supply means, scavenging gas supply means).
The compressor 31 is connected to the inlet of the cathode channel 12 via a pipe 31a. When the compressor 31 operates in accordance with a command from the ECU 100, the compressor 31 takes in oxygen-containing air and supplies the air to the cathode channel 12 via the pipe 31a.
Further, the compressor 31 functions as a scavenging gas supply means for supplying a scavenging gas when scavenging the fuel cell stack 10.

カソード流路１２の出口には、配管３１ｂが接続されている。そして、カソード流路１２（カソード）から排出されたカソードオフガスは、配管３１ｂを通って車外に排出されるようになっている。   A pipe 31 b is connected to the outlet of the cathode channel 12. And the cathode off gas discharged | emitted from the cathode flow path 12 (cathode) is discharged | emitted outside the vehicle through the piping 31b.

また、配管３１ａの途中は、配管３２ａ、常閉型の掃気ガス導入弁３２、配管３２ｂを介して、配管２２ａに接続されている。
そして、燃料電池スタック１０を掃気する場合において、コンプレッサ３１が作動した状態で、ＥＣＵ１００によって掃気ガス導入弁３２が開かれると、コンプレッサ３１からの掃気ガスが、アノード流路１１、カソード流路１２にそれぞれ導入され、燃料電池スタック１０に残留する水分（水蒸気、結露水）が、押し出されるようになっている。 The middle of the pipe 31a is connected to the pipe 22a via the pipe 32a, a normally closed scavenging gas introduction valve 32, and the pipe 32b.
When scavenging the fuel cell stack 10, when the scavenging gas introduction valve 32 is opened by the ECU 100 with the compressor 31 operating, the scavenging gas from the compressor 31 flows into the anode channel 11 and the cathode channel 12. Water (water vapor and condensed water) introduced and remaining in the fuel cell stack 10 is pushed out.

＜第１冷却系＞
第１冷却系は、燃料電池スタック１０を冷却する系であって、冷媒ポンプ４１（ＦＣ冷媒ポンプ）と、ラジエタ４２と、ラジエタファン４３（ＦＣラジエタファン）と、温度センサ４４とを備えている。冷媒流路１３の出口は、配管４２ａ、ラジエタ４２、配管４２ｂ、冷媒ポンプ４１、配管４１ａを介して、冷媒流路１３の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ１００の指令に従って、冷媒ポンプ４１及びラジエタファン４３が作動すると、冷媒が、冷媒流路１３とラジエタ４２との間で循環し、燃料電池スタック１０が冷却されるようになっている。 <First cooling system>
The first cooling system is a system for cooling the fuel cell stack 10 and includes a refrigerant pump 41 (FC refrigerant pump), a radiator 42, a radiator fan 43 (FC radiator fan), and a temperature sensor 44. . The outlet of the refrigerant channel 13 is connected to the inlet of the refrigerant channel 13 via a pipe 42a, a radiator 42, a pipe 42b, a refrigerant pump 41, and a pipe 41a. When the refrigerant pump 41 and the radiator fan 43 are operated in accordance with a command from the ECU 100, the refrigerant circulates between the refrigerant flow path 13 and the radiator 42, and the fuel cell stack 10 is cooled.

温度センサ４４（温度検出手段）は、配管４２ａに取り付けられており、配管４２ａ内の温度を、燃料電池スタック１０の現在の温度Ｔ１１として検出し、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。   The temperature sensor 44 (temperature detection means) is attached to the pipe 42a, detects the temperature in the pipe 42a as the current temperature T11 of the fuel cell stack 10, and outputs it to the ECU 100.

＜走行系＞
走行系は、モータＭと、モータＭで発生した動力を駆動輪Ｗに伝達させるＤＴ５１（Drive Train）を備えている。ＤＴ５１は、トランスミッション、トランスファー、デファレンシャルギヤ及び電圧調整ユニット、直流モータ制御用スイッチングユニット等の高圧電装部品、そして、冷媒流路５２が形成されたウォータジャケット等から構成される。 <Running system>
The traveling system includes a motor M and a DT 51 (Drive Train) that transmits power generated by the motor M to the drive wheels W. The DT 51 includes a high-voltage electrical component such as a transmission, a transfer, a differential gear and a voltage adjustment unit, a DC motor control switching unit, and a water jacket in which a refrigerant channel 52 is formed.

＜第３冷却系＞
第３冷却系は、ＤＴ５１を冷却する系であって、冷媒ポンプ６１（ＤＴ冷媒ポンプ）と、ラジエタ６２と、ラジエタファン６３（ＤＴラジエタファン）と、温度センサ６４とを備えている。冷媒流路５２の出口は、配管６２ａ、ラジエタ６２、配管６２ｂ、冷媒ポンプ６１、配管６１ａを介して、冷媒流路５２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ１００の指令に従って、冷媒ポンプ６１及びラジエタファン６３が作動すると、冷媒が、冷媒流路５２とラジエタ６２との間で循環し、ＤＴ５２が冷却されるようになっている。 <Third cooling system>
The third cooling system is a system that cools the DT 51 and includes a refrigerant pump 61 (DT refrigerant pump), a radiator 62, a radiator fan 63 (DT radiator fan), and a temperature sensor 64. The outlet of the refrigerant flow path 52 is connected to the inlet of the refrigerant flow path 52 via the pipe 62a, the radiator 62, the pipe 62b, the refrigerant pump 61, and the pipe 61a. And if the refrigerant | coolant pump 61 and the radiator fan 63 act | operate according to the instruction | command of ECU100, a refrigerant | coolant will circulate between the refrigerant flow paths 52 and the radiator 62, and DT52 will be cooled.

温度センサ６４（温度検出手段）は、配管６２ａに取り付けられており、配管６２ａ内の温度を、ＤＴ５１の現在の温度Ｔ１２として検出し、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。   The temperature sensor 64 (temperature detection means) is attached to the pipe 62a, detects the temperature in the pipe 62a as the current temperature T12 of the DT 51, and outputs it to the ECU 100.

＜電力消費系、第２冷却系＞
電力消費系は、図１及び図２に示すように、ＶＣＵ７１（Voltage Control Unit、発電電力制限手段）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２と、コンタクタ７３（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ）と、高圧バッテリ７４（第１エネルギストレージ）と、温度センサ７５と、電圧センサ７６と、電流センサ７７と、ファン７８（第２冷却系）とを備えている。そして、燃料電池スタック１０は、ＶＣＵ７１、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、コンタクタ７３を介して、高圧バッテリ７４に接続されている。 <Power consumption system, second cooling system>
As shown in FIGS. 1 and 2, the power consumption system includes a VCU 71 (Voltage Control Unit), a DC / DC converter 72, a contactor 73 (ON / OFF switch), and a high voltage battery 74 (first 1 energy storage), a temperature sensor 75, a voltage sensor 76, a current sensor 77, and a fan 78 (second cooling system). The fuel cell stack 10 is connected to the high voltage battery 74 via the VCU 71, the DC / DC converter 72, and the contactor 73.

ＶＣＵ７１は、ＥＣＵ１００からの指令に従って、燃料電池スタック１０の発電電力（出力電流、出力電圧）を制御する機器であり、ＤＣ／ＤＣチョッパ等の電子回路を備えている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、本実施形態では、電圧の昇降圧機能を備えている。 The VCU 71 is a device that controls the generated power (output current, output voltage) of the fuel cell stack 10 in accordance with a command from the ECU 100, and includes an electronic circuit such as a DC / DC chopper.
In the present embodiment, the DC / DC converter 72 has a voltage step-up / step-down function.

高圧バッテリ７４は、例えば、複数のリチウムイオン型、ニッケル水素型の二次電池（単電池）が直列接続された組電池を備えており、燃料電池スタック１０の余剰発電電力や、モータＭからの回生電力を蓄電（充電）したり、燃料電池スタック１０の不足電力を補うべく、その充電電力を放電し燃料電池スタック１０をアシスト（補助）したりする。また、高圧バッテリ７４は、燃料電池スタック１０の発電停止から次回発電開始までにおいて、つまり、システム停止中において、掃気時や再起動時等におけるコンプレッサ３１等の電源となる。   The high-voltage battery 74 includes, for example, an assembled battery in which a plurality of lithium ion type and nickel hydride type secondary batteries (single cells) are connected in series. The regenerative power is stored (charged) or the charged power is discharged to assist the fuel cell stack 10 in order to make up for insufficient power in the fuel cell stack 10. The high-voltage battery 74 serves as a power source for the compressor 31 and the like during scavenging, restarting, etc., from the stop of power generation of the fuel cell stack 10 to the start of the next power generation, that is, when the system is stopped.

そして、高圧バッテリ７４が放電可能な最大量電荷量である容量Ｃ（ｍＡｈ）は、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３に依存して変化するという特性である。すなわち、高圧バッテリ７４は、充放電に利用可能な電荷量が同一であれば、その温度Ｔ１３が高くなると、高圧バッテリ７４の容量Ｃ（ｍＡｈ）が大きくなり、ＳＯＣが低くなるという特性を有している。一方、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が低くなると、高圧バッテリ７４の容量Ｃ（ｍＡｈ）が小さくなり、ＳＯＣが高くなるという特性を有している。   The capacity C (mAh), which is the maximum amount of charge that can be discharged by the high-voltage battery 74, is a characteristic that changes depending on the temperature T13 of the high-voltage battery 74. In other words, if the amount of charge available for charging / discharging is the same, the high voltage battery 74 has a characteristic that when the temperature T13 increases, the capacity C (mAh) of the high voltage battery 74 increases and the SOC decreases. ing. On the other hand, when the temperature T13 of the high voltage battery 74 is lowered, the capacity C (mAh) of the high voltage battery 74 is reduced and the SOC is increased.

温度センサ７５（温度検出手段）は、高圧バッテリ７４の現在の温度Ｔ１３を検出し、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。   The temperature sensor 75 (temperature detection means) detects the current temperature T13 of the high-voltage battery 74 and outputs it to the ECU 100.

電圧センサ７６（蓄電指標値検出手段）は、高圧バッテリ７４の現在の電圧値を検出し、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。
電流センサ７７（蓄電指標値検出手段）は、高圧バッテリ７４を通電する現在の電流値を検出し、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。
そして、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の電圧値及び電流値に基づいて、高圧バッテリ７４の現在のＳＯＣ（蓄電指標値）を算出するようになっている。すなわち、ＳＯＣは、高圧バッテリ７４の電流値及び電圧値の関数として与えられる。 The voltage sensor 76 (storage index value detecting means) detects the current voltage value of the high voltage battery 74 and outputs it to the ECU 100.
The current sensor 77 (power storage index value detection means) detects the current value of current that energizes the high voltage battery 74 and outputs it to the ECU 100.
The ECU 100 calculates the current SOC (power storage index value) of the high voltage battery 74 based on the voltage value and current value of the high voltage battery 74. That is, the SOC is given as a function of the current value and voltage value of the high voltage battery 74.

ファン７８（高圧バッテリファン）は、充放電することで発熱する高圧バッテリ７４を適宜冷却するものであり、ＥＣＵ１００によって制御される。   The fan 78 (high voltage battery fan) cools the high voltage battery 74 that generates heat by charging and discharging as appropriate, and is controlled by the ECU 100.

ここで、図２を主に参照して、電力消費系の回路構成をさらに具体的に説明する。
燃料電池スタック１０及び高圧バッテリ７４は、モータＭ、コンプレッサ３１（ＦＣコンプレッサ）、冷媒ポンプ４１（ＦＣ冷媒ポンプ）、高圧系補機７９（例えば車両エアコン用コンプレッサ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０に、それぞれ接続されている。そして、燃料電池スタック１０及び高圧バッテリ７４の電力は、モータＭ等に供給されるようになっている。
なお、モータＭ、コンプレッサ３１、冷媒ポンプ４１の回転を制御するためのインバータは省略している。後記するラジエタファン４３等についても同様である。 Here, the circuit configuration of the power consumption system will be described more specifically with reference mainly to FIG.
The fuel cell stack 10 and the high-pressure battery 74 are connected to the motor M, the compressor 31 (FC compressor), the refrigerant pump 41 (FC refrigerant pump), the high-pressure auxiliary machine 79 (for example, a compressor for a vehicle air conditioner), and the DC / DC converter 80, respectively. It is connected. The electric power of the fuel cell stack 10 and the high voltage battery 74 is supplied to the motor M and the like.
Note that inverters for controlling the rotation of the motor M, the compressor 31, and the refrigerant pump 41 are omitted. The same applies to a radiator fan 43 and the like which will be described later.

ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、１２Ｖバッテリ８１（第２エネルギストレージ、低圧バッテリ）、ラジエタファン４３（ＦＣラジエタファン）、冷媒ポンプ６１（ＤＴ冷媒ポンプ）、ラジエタファン６３（ＤＴラジエタファン）、ファン７８（高圧バッテリファン）、１２Ｖ系補機８２（ヘッドライト等）に、それぞれ接続されている。そして、ＥＣＵ１００によって制御されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、燃料電池スタック１０及び／又は高圧バッテリ７４の高圧電力を、１２Ｖに降圧し、１２Ｖバッテリ８１等に供給するようになっている。   The DC / DC converter 80 includes a 12V battery 81 (second energy storage, low-pressure battery), a radiator fan 43 (FC radiator fan), a refrigerant pump 61 (DT refrigerant pump), a radiator fan 63 (DT radiator fan), a fan 78 ( High-voltage battery fan) and 12V auxiliary machine 82 (headlight or the like). When controlled by the ECU 100, the DC / DC converter 80 steps down the high voltage power of the fuel cell stack 10 and / or the high voltage battery 74 to 12V and supplies it to the 12V battery 81 and the like.

したがって、本実施形態において、燃料電池スタック１０の発電停止後、高圧バッテリ７４（第１エネルギストレージ）に蓄電された電力を消費する電力消費手段は、冷媒ポンプ４１及びラジエタファン４３（第１冷却系）と、ファン７８（第２冷却系）と、冷媒ポンプ６１及びラジエタファン６３（第３冷却系）と、１２Ｖバッテリ８１（第２エネルギストレージ）とを備えて構成されている。   Therefore, in this embodiment, after the power generation of the fuel cell stack 10 is stopped, the power consuming means for consuming the power stored in the high voltage battery 74 (first energy storage) is the refrigerant pump 41 and the radiator fan 43 (first cooling system). ), A fan 78 (second cooling system), a refrigerant pump 61 and a radiator fan 63 (third cooling system), and a 12V battery 81 (second energy storage).

＜ＩＧ＞
図１に戻って説明を続ける。
ＩＧ９１は、燃料電池システム１（燃料電池車）の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ９１はＥＣＵ１００と接続されており、ＥＣＵ１００はＩＧ９１のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。 <IG>
Returning to FIG. 1, the description will be continued.
IG91 is a start switch of the fuel cell system 1 (fuel cell vehicle), and is provided around the driver's seat. Moreover, IG91 is connected with ECU100, and ECU100 detects the ON / OFF signal of IG91.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ１００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、各種機能を発揮し、各種機器を制御するようになっている。 <ECU>
The ECU 100 is a control device that electronically controls the fuel cell system 1 and includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like, and exhibits various functions according to programs stored therein. In addition, various devices are controlled.

＜ＥＣＵ−ＳＯＣ算出機能＞
ＥＣＵ１００（ＳＯＣ算出手段）は、電圧センサ７６から入力される電圧値と、電流センサ７７から入力される電流値とに基づいて、高圧バッテリ７４の現在のＳＯＣ（蓄電指標値）を算出する機能を備えている。 <ECU-SOC calculation function>
ECU 100 (SOC calculation means) has a function of calculating the current SOC (storage index value) of high-voltage battery 74 based on the voltage value input from voltage sensor 76 and the current value input from current sensor 77. I have.

＜ＥＣＵ−放電（消費）判定機能＞
ＥＣＵ１００（放電判定手段）は、高圧バッテリ７４の現在のＳＯＣと、現在の温度Ｔ１３とに基づいて、劣化を防止するべくＳＯＣを低下させるため、高圧バッテリ７４を放電させる必要があるか否か、つまり、高圧バッテリ７４の電力を消費させる必要があるか否か判定する機能を備えている。
具体的には、現在のＳＯＣが第１ＳＯＣ（第１閾値）よりも高い場合において、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が第４温度Ｔ４（所定第１エネルギストレージ温度）よりも高いとき、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣを低下させるため、高圧バッテリ７４を放電させる必要があると判定するように設定されている。 <ECU—Discharge (consumption) determination function>
The ECU 100 (discharge determination means) determines whether or not the high voltage battery 74 needs to be discharged in order to reduce the SOC to prevent deterioration based on the current SOC of the high voltage battery 74 and the current temperature T13. That is, it has a function of determining whether or not the power of the high voltage battery 74 needs to be consumed.
Specifically, when the current SOC is higher than the first SOC (first threshold value) and the temperature T13 of the high voltage battery 74 is higher than the fourth temperature T4 (predetermined first energy storage temperature), the ECU 100 Is set to determine that the high-voltage battery 74 needs to be discharged.

第１ＳＯＣ（例えば６５％）は、事前試験等により求められ、ＳＯＣがこれよりも高い状態で、長時間（例えば３０分以上）放置されると、高圧バッテリ７４が劣化してしまうので、高圧バッテリ７４の放電を開始するべきと判断されるＳＯＣに設定される。
第４温度Ｔ４（例えば４０℃）は、事前試験等により求められ、現在のＳＯＣが前記した第１ＳＯＣ（例えば６５％）よりも高くても、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３がこの温度以下であれば、高圧バッテリ７４が劣化しないと判断される温度に設定される。 The first SOC (for example, 65%) is obtained by a preliminary test or the like. If the SOC is higher than this and left for a long time (for example, 30 minutes or more), the high voltage battery 74 is deteriorated. The SOC is determined to determine that the discharge of 74 should be started.
The fourth temperature T4 (for example, 40 ° C.) is obtained by a preliminary test or the like. Even if the current SOC is higher than the first SOC (for example, 65%), if the temperature T13 of the high-voltage battery 74 is equal to or lower than this temperature, The temperature is determined so that the high voltage battery 74 is determined not to deteriorate.

＜ＥＣＵ−目標ＳＯＣ設定機能＞
ＥＣＵ１００（目標ＳＯＣ設定手段）は、ＳＯＣを低下させるため、高圧バッテリ７４を放電させる必要があると判定した場合、目標値となる目標ＳＯＣ（第２閾値）を、高圧バッテリ７４の現在の温度Ｔ１３と、図５のマップとに基づいて設定する機能を備えている。 <ECU—Target SOC setting function>
When the ECU 100 (target SOC setting means) determines that the high voltage battery 74 needs to be discharged in order to reduce the SOC, the ECU 100 (target SOC setting means) sets the target SOC (second threshold value) as the target value to the current temperature T13 of the high voltage battery 74. And a function of setting based on the map of FIG.

図５に示すように、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が高くなるほど、目標ＳＯＣは低くなるという関係となっている。これは、前記したように、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が高くなるほど、高圧バッテリ７４の容量Ｃ（ｍＡｈ）が大きくなり、ＳＯＣが小さくなるが、その後、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が低下すると、容量Ｃが小さくなると共に、ＳＯＣが高くなるので、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が低下したとしても、上昇後のＳＯＣが、高圧バッテリ７４が劣化しない程度にするためである。   As shown in FIG. 5, the relationship is such that the target SOC decreases as the temperature T13 of the high-voltage battery 74 increases. As described above, as the temperature T13 of the high voltage battery 74 increases, the capacity C (mAh) of the high voltage battery 74 increases and the SOC decreases, but when the temperature T13 of the high voltage battery 74 decreases thereafter, the capacity This is because, as C decreases and SOC increases, even if the temperature T13 of the high voltage battery 74 decreases, the increased SOC does not deteriorate the high voltage battery 74.

＜ＥＣＵ−放電用デバイス（消費用デバイス）選択機能＞
ＥＣＵ１００（放電用デバイス選択手段）は、ＳＯＣを低下させるため、高圧バッテリ７４を放電させる必要があると判定した場合、高圧バッテリ７４の放電用のデバイス、つまり、高圧バッテリ７４の電力を消費するデバイスを選択する機能を備えている。 <ECU-Discharging Device (Consumer Device) Selection Function>
When ECU 100 (discharge device selection means) determines that it is necessary to discharge high voltage battery 74 in order to lower the SOC, device for discharging high voltage battery 74, that is, a device that consumes electric power of high voltage battery 74. It has a function to select.

具体的には、燃料電池スタック１０の温度Ｔ１１が、第１温度Ｔ１以上である場合、放電用デバイスとして、冷媒ポンプ４１及びラジエタファン４３を選択するように設定されている。第１温度Ｔ１（例えば８５℃）は、事前試験等により求められ、燃料電池スタック１０を冷却すべきと判断される温度に設定されている。   Specifically, when the temperature T11 of the fuel cell stack 10 is equal to or higher than the first temperature T1, the refrigerant pump 41 and the radiator fan 43 are selected as discharge devices. The first temperature T1 (for example, 85 ° C.) is obtained by a preliminary test or the like, and is set to a temperature at which it is determined that the fuel cell stack 10 should be cooled.

また、ＤＴ５１の温度Ｔ１２が、第２温度Ｔ２以上である場合、放電用デバイスとして、冷媒ポンプ６１及びラジエタファン６３を選択するように設定されている。第２温度Ｔ２（例えば４０℃）は、事前試験等により求められ、ＤＴ５１を冷却すべきと判断される温度に設定される。   In addition, when the temperature T12 of the DT 51 is equal to or higher than the second temperature T2, the refrigerant pump 61 and the radiator fan 63 are selected as the discharge devices. 2nd temperature T2 (for example, 40 degreeC) is calculated | required by a prior test etc., and is set to the temperature from which it is judged that DT51 should be cooled.

さらに、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が、第３温度Ｔ３以上である場合、放熱用デバイスとして、ファン７８を選択するように設定されている。第３温度Ｔ３（例えば３０℃）は、事前試験等により求められ、高圧バッテリ７４を冷却すべきと判断される温度に設定される。第３温度Ｔ３（例えば３０℃）は、前記した第４温度Ｔ４（例えば４０℃）よりも低い温度に設定される。   Further, when the temperature T13 of the high-voltage battery 74 is equal to or higher than the third temperature T3, the fan 78 is selected as the heat dissipation device. The third temperature T3 (for example, 30 ° C.) is obtained by a preliminary test or the like, and is set to a temperature at which it is determined that the high voltage battery 74 should be cooled. The third temperature T3 (for example, 30 ° C.) is set to a temperature lower than the fourth temperature T4 (for example, 40 ° C.).

≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作について、図３、図４を参照して説明する。
なお、初期状態において、水素及び空気が燃料電池スタック１０に供給され、燃料電池スタック１０はアクセル等からの要求発電量に対応して発電し、高圧バッテリ７４には適宜充電されている。そして、ＩＧ９１がＯＦＦされると、図３に示す処理がスタートする。 ≪Operation of fuel cell system≫
Next, the operation of the fuel cell system 1 will be described with reference to FIGS.
In the initial state, hydrogen and air are supplied to the fuel cell stack 10, the fuel cell stack 10 generates power corresponding to the required power generation amount from the accelerator or the like, and the high-voltage battery 74 is appropriately charged. And when IG91 is turned OFF, the process shown in FIG. 3 will start.

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、運転者から燃料電池車（燃料電池システム１）の停止要求があったと判断して、燃料電池スタック１０の発電を停止する。
具体的には、ＥＣＵ１００は、ＶＣＵ７１による燃料電池スタック１０からの電流の取り出しを停止し、遮断弁２２を閉じ、コンプレッサ３１を停止する。そして、コンタクタ７３をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、８０を停止する。
なお、高圧バッテリ７４は、発電停止後、システム停止中における掃気時に必要な電力量等を考慮して、満充電（例えば、ＳＯＣ：８０％）に近い状態となっている。 In step S101, the ECU 100 determines that the driver has requested to stop the fuel cell vehicle (fuel cell system 1), and stops the power generation of the fuel cell stack 10.
Specifically, the ECU 100 stops the extraction of current from the fuel cell stack 10 by the VCU 71, closes the shut-off valve 22, and stops the compressor 31. Then, the contactor 73 is turned off, and the DC / DC converters 72 and 80 are stopped.
Note that the high voltage battery 74 is in a state close to full charge (for example, SOC: 80%) in consideration of the amount of electric power required during scavenging while the system is stopped after the power generation is stopped.

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、ＩＧ９１のＯＦＦ、又は、前回のステップＳ１０２の判定から、所定時間（例えば３０分〜１時間）経過したか否か判定する。
所定時間経過したと判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０３に進む。一方、所定時間経過していないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。 In step S102, the ECU 100 determines whether or not a predetermined time (for example, 30 minutes to 1 hour) has elapsed since the IG 91 was turned off or the previous determination in step S102.
When it is determined that the predetermined time has elapsed (S102 / Yes), the processing of the ECU 100 proceeds to step S103. On the other hand, if it is determined that the predetermined time has not elapsed (No in S102), the ECU 100 repeats the determination in step S102.

この他、ＩＧ９１のＯＦＦ後の第１回目のみ、ステップＳ１０２の判定を省略、つまり、ステップＳ１０１からステップＳ１０３に進む構成としてもよい。このような構成によれば、ＩＧ９１のＯＦＦ直後にも、燃料電池スタック１０の掃気や、高圧バッテリ７４の放電を実行可能となる。
また、システム温度（燃料電池スタック１０の温度Ｔ１１）に基づいて、所定時間を可変、例えば、システム温度が低くなるほど、所定時間を短くする構成としてもよい。 In addition, only in the first time after turning off the IG 91, the determination in step S102 may be omitted, that is, the process may proceed from step S101 to step S103. According to such a configuration, it is possible to perform scavenging of the fuel cell stack 10 and discharging of the high-voltage battery 74 immediately after the IG 91 is turned off.
Further, the predetermined time may be variable based on the system temperature (temperature T11 of the fuel cell stack 10), for example, the predetermined time may be shortened as the system temperature decreases.

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１０を掃気する必要があるか否か判定する。例えば、燃料電池スタック１０の温度Ｔ１１が、このままでは凍結する虞があり、掃気の必要があると判断される掃気実行温度（例えば５℃）以下である場合、掃気の必要があると判定される。   In step S103, the ECU 100 determines whether the fuel cell stack 10 needs to be scavenged. For example, if the temperature T11 of the fuel cell stack 10 is frozen as it is, it is determined that scavenging is necessary when the temperature T11 is equal to or lower than the scavenging execution temperature (for example, 5 ° C.) determined to be scavenging. .

燃料電池スタック１０を掃気する必要があると判定した場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０４に進む。一方、燃料電池スタック１０を掃気する必要はないと判定した場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０５に進む。   When it is determined that the fuel cell stack 10 needs to be scavenged (S103 / Yes), the processing of the ECU 100 proceeds to step S104. On the other hand, when it is determined that it is not necessary to scavenge the fuel cell stack 10 (S103, No), the processing of the ECU 100 proceeds to step S105.

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１０を掃気する。
具体的には、ＥＣＵ１００は、掃気ガス導入弁３２を開いた後、コンプレッサ３１を作動させる。そうすると、コンプレッサ３１からの掃気ガスが、アノード流路１１及びカソード流路１２にそれぞれ導入される。そして、アノード流路１１及びカソード流路１２に残留する水分（水蒸気、結露水）が押し出され、燃料電池スタック１０が掃気される。
なお、アノード流路１１及びカソード流路１２を並行して掃気する方式に限らず、アノード流路１１、カソード流路１２の順で掃気する方式でもよい。 In step S104, the ECU 100 scavenges the fuel cell stack 10.
Specifically, the ECU 100 operates the compressor 31 after opening the scavenging gas introduction valve 32. Then, the scavenging gas from the compressor 31 is introduced into the anode channel 11 and the cathode channel 12 respectively. Then, moisture (water vapor, condensed water) remaining in the anode channel 11 and the cathode channel 12 is pushed out, and the fuel cell stack 10 is scavenged.
The method of scavenging the anode channel 11 and the cathode channel 12 is not limited to the method of scavenging the anode channel 11 and the cathode channel 12 in parallel.

所定掃気時間にて燃料電池スタック１０を掃気した後、コンプレッサ３１を停止し、掃気ガス導入弁３２を閉じた後、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０５に進む。
なお、このように燃料電池スタック１０を掃気した場合、フラグ等によって掃気済みであることを一時的に記憶し、次回のステップＳ１０３、Ｓ１０４を省略してもよい。すなわち、ステップＳ１０２の判定結果がＹｅｓの後、燃料電池スタック１０が掃気済みであるか否か判定し、掃気済みである場合、ステップＳ１０５に進む構成としてもよい。 After scavenging the fuel cell stack 10 for a predetermined scavenging time, the compressor 31 is stopped and the scavenging gas introduction valve 32 is closed, and then the processing of the ECU 100 proceeds to step S105.
When the fuel cell stack 10 is scavenged in this way, the fact that scavenging has been completed may be temporarily stored by a flag or the like, and the next steps S103 and S104 may be omitted. That is, after the determination result in step S102 is Yes, it is determined whether or not the fuel cell stack 10 has been scavenged. If scavenging has been completed, the process may proceed to step S105.

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の現在のＳＯＣが、第１ＳＯＣ（例えば６５％）よりも高いか否か判定する。
現在のＳＯＣが、第１ＳＯＣよりも高いと判定した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４を放電し、ＳＯＣを低下する必要があると判断し、その処理はステップＳ１０６に進む。
一方、現在のＳＯＣが、第１ＳＯＣよりも高くないと判定した場合（Ｓ１０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の放電は不要である判断し、その処理はステップＳ１０２に進む。 In step S105, the ECU 100 determines whether or not the current SOC of the high voltage battery 74 is higher than the first SOC (for example, 65%).
When it is determined that the current SOC is higher than the first SOC (S105 / Yes), the ECU 100 determines that the high voltage battery 74 needs to be discharged and the SOC needs to be reduced, and the process proceeds to step S106.
On the other hand, when it is determined that the current SOC is not higher than the first SOC (S105, No), the ECU 100 determines that the high voltage battery 74 is not required to be discharged, and the process proceeds to step S102.

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の現在の温度Ｔ１３が、第４温度（例えば４０℃）よりも高いか否か判定する。
現在の温度Ｔ１３が第４温度よりも高いと判定した場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０７に進む。一方、現在の温度Ｔ１３が第４温度よりも高くないと判定した場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、高圧バッテリ７４は劣化しないと判断し、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０２に進む。
この他、ステップＳ１０６の判定処理を省略する構成としてもよい。すなわち、ステップＳ１０５・Ｙｅｓの後、ステップＳ１０７に進む構成としてもよい。 In step S106, the ECU 100 determines whether or not the current temperature T13 of the high voltage battery 74 is higher than a fourth temperature (for example, 40 ° C.).
When it is determined that the current temperature T13 is higher than the fourth temperature (S106 / Yes), the processing of the ECU 100 proceeds to step S107. On the other hand, when it determines with the present temperature T13 not being higher than 4th temperature (S106 * No), it determines with the high voltage battery 74 not deteriorating, and the process of ECU100 progresses to step S102.
In addition, the determination process in step S106 may be omitted. That is, it is good also as a structure which progresses to step S107 after step S105 * Yes.

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の現在の温度Ｔ１３と、図５のマップとに基づいて、目標値となる目標ＳＯＣ（第２閾値）を設定する。   In step S107, the ECU 100 sets a target SOC (second threshold) that is a target value based on the current temperature T13 of the high-voltage battery 74 and the map of FIG.

ステップＳ２００において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４を放電させるために作動させる放電用デバイス、つまり、高圧バッテリ７４の電力を消費させるデバイスを選択する。具体的な内容は後で説明する。   In step S200, the ECU 100 selects a discharging device that is operated to discharge the high voltage battery 74, that is, a device that consumes the electric power of the high voltage battery 74. Specific contents will be described later.

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ１００は、コンタクタ７３をＯＮした後、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、８０を作動させ、ステップＳ２００で選択した放電用デバイスに電力供給可能な状態とする。   In step S108, after turning on the contactor 73, the ECU 100 operates the DC / DC converters 72 and 80 so that power can be supplied to the discharging device selected in step S200.

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２００で選択した放電用デバイスを制御、つまり、作動させて、高圧バッテリ７４の電力を消費し、高圧バッテリ７４を放電させる。これにより、高圧バッテリ７４のＳＯＣが徐々に低下する。   In step S109, the ECU 100 controls, that is, activates the discharging device selected in step S200, consumes the power of the high voltage battery 74, and discharges the high voltage battery 74. As a result, the SOC of the high voltage battery 74 gradually decreases.

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の現在のＳＯＣが、ステップＳ１０７で設定した目標ＳＯＣ以下であるか否か判定する。
現在のＳＯＣが目標ＳＯＣ以下であると判定した場合（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１１１に進む。
一方、現在のＳＯＣが目標ＳＯＣ以下でないと判定した場合（Ｓ１１０・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ１０９に進む。なお、このようにステップＳ１０９に進み、高圧バッテリ７４の放電を継続する場合、ステップＳ２００と同様の処理を実行し、放熱用デバイスを再度選択してもよい。 In step S110, ECU 100 determines whether or not the current SOC of high voltage battery 74 is equal to or lower than the target SOC set in step S107.
When it is determined that the current SOC is equal to or lower than the target SOC (S110 / Yes), the process of the ECU 100 proceeds to step S111.
On the other hand, when it determines with the present SOC not being below target SOC (S110 * No), the process of ECU100 progresses to step S109. When the process proceeds to step S109 and the high-voltage battery 74 continues to be discharged, the same process as in step S200 may be performed to select the heat dissipation device again.

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ１００は、コンタクタ７３をＯＦＦし、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２、８０を停止させる。
その後、ＥＣＵ１００の処理は、ステップＳ１０２に進む。 In step S111, the ECU 100 turns off the contactor 73 and stops the DC / DC converters 72, 80.
Thereafter, the processing of the ECU 100 proceeds to step S102.

＜放電用デバイス選択処理Ｓ２００＞
次に、図４を参照して、放電用デバイス選択処理について説明する。
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１００は、燃料電池スタック１０の現在の温度Ｔ１１が第１温度Ｔ１以上であるか否か判定する。
現在の温度Ｔ１１が第１温度Ｔ１以上であると判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０５に進む。そして、ステップＳ２０５において、ＥＣＵ１００は、放電用デバイスとして、燃料電池スタック１０の冷却用のラジエタファン４３及び冷媒ポンプ４１を選択した後、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０２に進む。
一方、現在の温度Ｔ１１が第１温度Ｔ１以上でないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０２に進む。 <Discharge Device Selection Process S200>
Next, the discharge device selection process will be described with reference to FIG.
In step S201, the ECU 100 determines whether or not the current temperature T11 of the fuel cell stack 10 is equal to or higher than the first temperature T1.
When it determines with the present temperature T11 being more than 1st temperature T1 (S201 * Yes), the process of ECU100 progresses to step S205. In step S205, the ECU 100 selects the radiator fan 43 and the refrigerant pump 41 for cooling the fuel cell stack 10 as discharge devices, and then the processing of the ECU 100 proceeds to step S202.
On the other hand, when it determines with the present temperature T11 not being 1st temperature T1 or more (S201 * No), the process of ECU100 progresses to step S202.

ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１００は、ＤＴ５１の現在の温度Ｔ１２が第２温度Ｔ２以上であるか否か判定する。
現在の温度Ｔ１２が第２温度Ｔ２以上であると判定した場合（Ｓ２０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０６に進む。そして、ステップＳ２０６において、ＥＣＵ１００は、放電用デバイスとして、ＤＴ５１の冷却用のラジエタファン６３及び冷媒ポンプ６１を選択した後、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０３に進む。
一方、現在の温度Ｔ１２が第２温度Ｔ２以上でないと判定した場合（Ｓ２０２・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０３に進む。 In step S202, the ECU 100 determines whether or not the current temperature T12 of the DT 51 is equal to or higher than the second temperature T2.
If it is determined that the current temperature T12 is equal to or higher than the second temperature T2 (S202 / Yes), the process of the ECU 100 proceeds to step S206. In step S206, the ECU 100 selects the radiator fan 63 and the refrigerant pump 61 for cooling the DT 51 as discharge devices, and then the processing of the ECU 100 proceeds to step S203.
On the other hand, when it determines with the present temperature T12 not being 2nd temperature T2 or more (S202 * No), the process of ECU100 progresses to step S203.

ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１００は、高圧バッテリ７４の現在の温度Ｔ１３が第３温度Ｔ３以上であるか否か判定する。
現在の温度Ｔ１３が第３温度Ｔ３以上であると判定した場合（Ｓ２０３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０７に進む。そして、ステップＳ２０７において、ＥＣＵ１００は、放電用デバイスとして、高圧バッテリ７４の冷却用のファン７８を選択した後、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０４に進む。
一方、現在の温度Ｔ１３が第３温度Ｔ３以上でないと判定した場合（Ｓ２０３・Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の処理はステップＳ２０４に進む。 In step S203, the ECU 100 determines whether or not the current temperature T13 of the high voltage battery 74 is equal to or higher than the third temperature T3.
When it determines with the present temperature T13 being 3rd temperature T3 or more (S203 * Yes), the process of ECU100 progresses to step S207. In step S207, the ECU 100 selects the cooling fan 78 for the high-voltage battery 74 as the discharging device, and then the processing of the ECU 100 proceeds to step S204.
On the other hand, when it determines with the present temperature T13 not being 3rd temperature T3 or more (S203 * No), the process of ECU100 progresses to step S204.

ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１００は、放電用デバイスとして、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を選択する。
その後、ＥＣＵ１００の処理は、エンドを通って、図３のステップＳ１０８に進む。 In step S204, the ECU 100 selects the DC / DC converter 80 as a discharging device.
Thereafter, the processing of the ECU 100 proceeds to step S108 in FIG. 3 through the end.

≪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。
燃料電池スタック１０の発電停止後、所定時間経過毎のシステム監視状態において、高圧バッテリ７４のＳＯＣが第１ＳＯＣ（例えば６５％）よりも高い場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３に基づいて適切に設定された目標ＳＯＣに低下するまで（Ｓ１１０・Ｙｅｓ）、放電用デバイスによって電力を消費する。これにより、高圧バッテリ７４が高いＳＯＣで長時間放置されず、高圧バッテリ７４の劣化を防止できる。 ≪Effect of fuel cell system≫
According to such a fuel cell system 1, the following effects are obtained.
When the SOC of the high-voltage battery 74 is higher than the first SOC (for example, 65%) in the system monitoring state at every predetermined time after the power generation stop of the fuel cell stack 10, based on the temperature T13 of the high-voltage battery 74. Power is consumed by the discharging device until the target SOC is properly set (S110 · Yes). Thereby, the high voltage battery 74 is not left for a long time with a high SOC, and the high voltage battery 74 can be prevented from deteriorating.

また、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が第４温度（例えば４０℃）よりも高くない場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、その後に、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３が低下し、容量Ｃが小さくなったとしても、ＳＯＣは殆ど上昇せず、高圧バッテリ７４は劣化しないと判断し、高圧バッテリ７４の放電に関する処理を省略できる。
さらに、放熱用デバイスは、燃料電池スタック１０の温度Ｔ１１、ＤＴ５１の温度Ｔ１２、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３に基づいて、適切に選択される。 Further, when the temperature T13 of the high voltage battery 74 is not higher than the fourth temperature (for example, 40 ° C.) (No at S106), even if the temperature T13 of the high voltage battery 74 is subsequently lowered and the capacity C is reduced, It is determined that the SOC hardly rises and the high voltage battery 74 is not deteriorated, and the process related to the discharge of the high voltage battery 74 can be omitted.
Further, the heat dissipation device is appropriately selected based on the temperature T11 of the fuel cell stack 10, the temperature T12 of the DT51, and the temperature T13 of the high voltage battery 74.

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。   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.

前記した実施形態では、燃料電池スタック１０の温度Ｔ１１、ＤＴ５１の温度Ｔ１２、高圧バッテリ７４の温度Ｔ１３に基づいて、放電用デバイスを選択するとしたが（図４参照）、次のようにしてもよい。
ＥＣＵ１００は、例えば、作動音及び／又は振動がより小さい放電用デバイス（電力消費手段）を優先的に作動させ、優先して電力を消費させるようにしてもよい。本実施形態では、作動音及び／又は振動が小さい順に、（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ８０、（２）高圧バッテリ７４の冷却用のファン７８、（３）ＤＴ５１の冷却用の冷媒ポンプ６１、ラジエタファン６３、（４）燃料電池スタック１０の冷却用の冷媒ポンプ４１、ラジエタファン４３となるので、（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を優先的に作動させるとよい。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０のみを作動させると、高圧バッテリ７４の電力が、１２Ｖバッテリ８１に充電されることになる。 In the above-described embodiment, the discharge device is selected based on the temperature T11 of the fuel cell stack 10, the temperature T12 of the DT51, and the temperature T13 of the high-voltage battery 74 (see FIG. 4). .
For example, the ECU 100 may preferentially operate a discharging device (power consuming unit) having a smaller operating sound and / or vibration and preferentially consume power. In the present embodiment, (1) DC / DC converter 80, (2) fan 78 for cooling high-voltage battery 74, (3) refrigerant pump 61 for cooling DT51, and radiator in order of increasing operating noise and / or vibration. Since the fan 63 and (4) the refrigerant pump 41 and the radiator fan 43 for cooling the fuel cell stack 10 are used, (1) the DC / DC converter 80 may be operated with priority. If only the DC / DC converter 80 is operated, the 12V battery 81 is charged with the electric power of the high voltage battery 74.

また、ＥＣＵ１００は、短時間で目標ＳＯＣに低下させるため、電力消費量の大きな放熱デバイス（例えば、ＦＣ冷却用の冷媒ポンプ４１、ラジエタファン４３）から優先的に選択してもよい。   Further, the ECU 100 may preferentially select a heat dissipation device (for example, the refrigerant pump 41 for FC cooling, the radiator fan 43) having a large power consumption in order to reduce the target SOC to the target SOC in a short time.

前記した実施形態では、蓄電指標値がＳＯＣである構成を例示したが、その他に例えば、高圧バッテリ７４の電圧値である構成でもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the power storage index value is the SOC is illustrated, but other configurations such as the voltage value of the high voltage battery 74 may be used.

前記した実施形態では、高圧バッテリ７４の電圧値及び電流値に基づいて、ＳＯＣを算出し、温度Ｔ１３に基づいて目標ＳＯＣを設定する構成としたが、その他に例えば、電圧値及び電流値に基づいて算出されたＳＯＣを温度Ｔ１３に基づいて基準温度（例えば２０℃）に換算する構成とすれば、目標ＳＯＣを固定値とできる。   In the above-described embodiment, the SOC is calculated based on the voltage value and current value of the high-voltage battery 74, and the target SOC is set based on the temperature T13. However, for example, based on the voltage value and current value. If the calculated SOC is converted to a reference temperature (for example, 20 ° C.) based on the temperature T13, the target SOC can be a fixed value.

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、船舶に搭載された燃料電池システムでもよい。また、家庭用の定置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。この場合において、定置型の燃料電池システムに適用された場合、放熱用デバイスとしては、例えば、水素を製造する改質装置に備えられるヒータ等が挙げられる。   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 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. In this case, when applied to a stationary fuel cell system, examples of the heat dissipation device include a heater provided in a reformer that produces hydrogen.

１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池スタック（燃料電池）
４１ ＦＣ冷却用の冷媒ポンプ（電力消費手段）
４２ ＦＣ冷却用のラジエタ（電力消費手段）
４３ ＦＣ冷却用のラジエタファン（電力消費手段）
４４ 温度センサ
５１ ＤＴ（走行系）
６１ ＤＴ冷却用の冷媒ポンプ（電力消費手段）
６２ ＤＴ冷却用のラジエタ（電力消費手段）
６３ ＤＴ冷却用のラジエタファン（電力消費手段）
６４ 温度センサ
７４ 高圧バッテリ（第１エネルギストレージ）
７５ 温度センサ
７６ 電圧センサ（蓄電指標値検出手段）
７７ 電流センサ（蓄電指標値検出手段）
７８ 高圧バッテリ冷却用のファン（電力消費手段）
８１ １２Ｖバッテリ（第２エネルギストレージ）
１００ ＥＣＵ（制御手段）
Ｍ モータ（走行系）
Ｔ１１ 燃料電池スタックの温度
Ｔ１２ ＤＴの温度
Ｔ１３ 高圧バッテリの温度
1 Fuel Cell System 10 Fuel Cell Stack (Fuel Cell)
41 Refrigerant pump for FC cooling (power consumption means)
42 Radiator for FC cooling (power consumption means)
43 Radiator fan for FC cooling (power consumption means)
44 Temperature sensor 51 DT (travel system)
61 DT cooling refrigerant pump (electric power consumption means)
62 DT cooling radiator (power consumption means)
63 Radiator fan for DT cooling (power consumption means)
64 Temperature sensor 74 High voltage battery (first energy storage)
75 Temperature sensor 76 Voltage sensor (electric storage index value detection means)
77 Current sensor (electric storage index value detection means)
78 Fan for cooling high-voltage battery (power consumption means)
81 12V battery (second energy storage)
100 ECU (control means)
M motor (travel system)
T11 Fuel cell stack temperature T12 DT temperature T13 High voltage battery temperature

Claims (4)

反応ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池の電力を蓄える第１エネルギストレージと、
前記第１エネルギストレージの蓄電量に関する蓄電指標値を検出する蓄電指標値検出手段と、
前記第１エネルギストレージの電力を消費する電力消費手段と、
前記蓄電指標値検出手段が検出する蓄電指標値に基づいて、前記電力消費手段による電力の消費を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記燃料電池の発電停止後、蓄電指標値が第１閾値よりも高い場合、蓄電指標値が前記第１閾値よりも低い第２閾値以下になるまで、前記電力消費手段によって前記第１エネルギストレージの電力を消費させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by supplying reactive gas;
A first energy storage for storing power of the fuel cell;
A power storage index value detecting means for detecting a power storage index value related to a power storage amount of the first energy storage;
Power consumption means for consuming power of the first energy storage;
Control means for controlling power consumption by the power consuming means based on the power storage index value detected by the power storage index value detecting means;
With
When the power storage index value is higher than the first threshold after power generation of the fuel cell is stopped, the control means performs the power consumption by the power consumption means until the power storage index value becomes equal to or lower than a second threshold lower than the first threshold. A fuel cell system that consumes electric power of a first energy storage. 前記第１エネルギストレージの温度が高くなるほど、前記第２閾値は低くなる
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 fuel cell system according to claim 1, wherein the second threshold value decreases as the temperature of the first energy storage increases. 前記電力消費手段を複数備え、
前記制御手段は、複数の前記電力消費手段のうち、より作動音が小さい前記電力消費手段によって優先して電力を消費させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。 A plurality of the power consumption means,
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control unit preferentially consumes power by the power consumption unit having a lower operating sound among the plurality of power consumption units. 4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システムは移動体に搭載され、
前記電力消費手段は、前記燃料電池を冷却する第１冷却系、前記第１エネルギストレージを冷却する第２冷却系、前記移動体を走行させるための走行系を冷却する第３冷却系、及び、前記第１エネルギストレージの電力が充電される第２エネルギストレージ、の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 is mounted on a moving body,
The power consuming means includes a first cooling system that cools the fuel cell, a second cooling system that cools the first energy storage, a third cooling system that cools a traveling system for running the moving body, and 4. The fuel cell system according to claim 1, comprising at least one of a second energy storage charged with electric power of the first energy storage. 5.
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