JP2010272375A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
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.
燃料極に燃料ガス(水素ガス)を、酸化剤極に酸化ガス(空気)を供給することにより燃料ガスと酸化ガスとの電気化学的な反応を起こして電力を発生させる燃料電池システムが用いられている。このような燃料電池システムは、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に適用されている。 A fuel cell system that generates electric power by causing an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidizing gas by supplying fuel gas (hydrogen gas) to the fuel electrode and oxidizing gas (air) to the oxidant electrode is used. ing. Such fuel cell systems are applied to, for example, electric vehicles and hybrid vehicles.
燃料電池システムでは燃料ガスと酸化ガスとの電気化学的な反応を利用するため、燃料ガス及び酸化ガスの供給量を高い精度で調整する必要がある。従来の燃料電池システムでは、バイパス弁を所定開度に開弁し、コンプレッサからの空気を燃料電池セルのスタックへ導く量と、燃料電池セルのスタックをバイパスさせる量と、を分流制御する技術が用いられている。 Since the fuel cell system uses an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidizing gas, it is necessary to adjust the supply amounts of the fuel gas and the oxidizing gas with high accuracy. In the conventional fuel cell system, there is a technology that controls the flow of the bypass valve to a predetermined opening and diverts the amount of air from the compressor into the stack of fuel cells and the amount of bypass of the stack of fuel cells. It is used.
一方、内燃機関の吸気系の流路に設置された気流制御弁の開閉をステッピングモータで駆動する際に、気流制御弁の上流側の吸気管内の圧力と大気圧との圧力差と、内燃機関の回転数に応じて決定される基準圧力差と、関係に基づいて気流制御弁の開閉制御を行う技術が開示されている(特許文献1)。また、ステッピングモータで開閉駆動されるEGR(Exhaust Gas Recirculation)弁の開度を排気圧に応じて行う技術が開示されている(特許文献2)。 On the other hand, when the opening and closing of the airflow control valve installed in the flow path of the intake system of the internal combustion engine is driven by a stepping motor, the pressure difference between the pressure in the intake pipe upstream of the airflow control valve and the atmospheric pressure, and the internal combustion engine Has disclosed a technique for performing opening / closing control of an airflow control valve based on a reference pressure difference determined according to the number of rotations and the relationship (Patent Document 1). In addition, a technique is disclosed in which the opening of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve that is driven to open and close by a stepping motor is performed according to the exhaust pressure (Patent Document 2).
ところが、燃料電池システムにおいて、電子制御部(ECU:Electronic Control Unit)でのバイパス弁の開度と、バイパス弁の実際の開度と、に差異が生じてしまうことがある。 However, in the fuel cell system, there may be a difference between the opening degree of the bypass valve in the electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) and the actual opening degree of the bypass valve.
例えば、(1)加工精度の限界から、ステッピングモータのステップ数と実際の弁開度の間に製品毎のばらつきが生じたり、(2)燃料電池システムの停止時におけるステッピングモータの励磁状態と燃料電池システムの起動時におけるステッピングモータの初期励磁状態との差等によってステップ数にずれを生じたりする。これによって、ECUによって定められた開度となるように制御した場合であっても、実際のバイパス弁の開度とECUで定めた必要開度との間に差を生じてしまうことがある。 For example, (1) due to the limit of processing accuracy, there is a variation for each product between the number of steps of the stepping motor and the actual valve opening, or (2) the excitation state of the stepping motor and the fuel when the fuel cell system is stopped There may be a difference in the number of steps due to a difference from the initial excitation state of the stepping motor when the battery system is activated. As a result, even when the opening degree is controlled by the ECU, a difference may occur between the actual opening degree of the bypass valve and the required opening degree determined by the ECU.
これにより、燃料電池セルのスタックへの空気の流量や圧力が所望の量とならず、結果として有効な急速暖気運転ができなかったり、シャット弁が開閉制御できなくなったりする等のシステム上での不具合が生ずるおそれがある。 As a result, the flow rate and pressure of air to the stack of fuel cells do not reach the desired amount, and as a result, effective rapid warm-up operation cannot be performed, or the shut valve cannot be controlled for opening and closing. There is a risk of malfunction.
また、燃料電池システムを通常の発電状態としている場合、燃料電池システムへ供給する酸化ガスの流量や圧力は絶えず調整し続ける必要があり、このような状態においてバイパス弁の実際の開度の誤差を調整することは困難である。 In addition, when the fuel cell system is in a normal power generation state, it is necessary to constantly adjust the flow rate and pressure of the oxidizing gas supplied to the fuel cell system. In such a state, an error in the actual opening of the bypass valve is required. It is difficult to adjust.
本発明の1つの態様は、燃料電池への酸化ガスを供給/遮断するシャット弁と、ステッピングモータによって開度が調整され、前記燃料電池への酸化ガスの流れをバイパスするバイパス弁と、前記ステッピングモータのステッピング数を制御することによってバイパス弁の開度を調整する制御部と、を備えた燃料電池システムにおいて、システム運転中に、前記燃料電池への酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力に基づいて、前記制御部が指令した前記バイパス弁の開度と前記バイパス弁の実際の開度との差異を調整することを特徴とする燃料電池システムである。 One aspect of the present invention is a shut valve that supplies / shuts off oxidizing gas to a fuel cell, a bypass valve that is adjusted in opening by a stepping motor and bypasses the flow of oxidizing gas to the fuel cell, and the stepping A control unit that adjusts the opening degree of the bypass valve by controlling the number of steppings of the motor, and the pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas to the fuel cell during system operation The difference between the opening degree of the bypass valve commanded by the control unit and the actual opening degree of the bypass valve is adjusted based on the fuel cell system.
ここで、システム起動時に前記シャット弁を開状態とする前に、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことが好適である。 Here, it is preferable to adjust the opening degree of the bypass valve based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path before opening the shut valve at the time of system startup.
この場合、前記シャット弁を開状態とする前に前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御した状態において、前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することがより好適である。 In this case, before the shut valve is opened, a compressor that compresses and supplies oxidizing gas to the fuel cell is driven at a predetermined rotational speed, and the stepping motor is operated so that the bypass valve has a predetermined opening degree. In a controlled state, the control is performed when the pressure of the oxidizing gas in the oxidizing gas flow path between the compressor and the bypass valve is equal to or higher than a predetermined pressure upper limit value or lower than a predetermined pressure lower limit value. It is more preferable to change the relationship for associating the number of stepping motors used in the section with the opening degree of the bypass valve.
ここで、前記所定の圧力上限値又は前記所定の圧力下限値は、前記圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御した状態において正常と判断される圧力上限値又は圧力下限値である。 Here, the predetermined pressure upper limit value or the predetermined pressure lower limit value is obtained when the stepping motor is controlled such that the compressor is driven at a predetermined rotational speed and the bypass valve has a predetermined opening degree. The pressure upper limit value or the pressure lower limit value determined to be normal.
また、前記燃料電池によってモータ・ジェネレータを駆動する構成であり、前記モータ・ジェネレータが回生状態にある時に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させた状態において、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことが好適である。 Further, the motor / generator is driven by the fuel cell, and when the motor / generator is in a regenerative state, a compressor for compressing and supplying oxidizing gas to the fuel cell by the regenerative electric power of the motor / generator is provided. It is preferable that the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path in a state where it is driven at a rotational speed.
この場合、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって二次電池を充電可能な構成であり、前記モータ・ジェネレータが回生状態にある時に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記二次電池を充電できない場合に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させた状態において、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことがより好適である。 In this case, the secondary battery can be charged by the regenerative power of the motor / generator, and the secondary battery cannot be charged by the regenerative power of the motor / generator when the motor / generator is in a regenerative state. The bypass valve is opened based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path in a state where the compressor that compresses and supplies the oxidizing gas to the fuel cell by the regenerative electric power of the motor / generator is driven at a predetermined rotational speed. It is more preferable to adjust the degree.
また、前記圧縮機の回転数、前記バイパス弁の開度及び前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁の開度を消費電力の狙い値に応じた値とした状態において、前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することが好適である。 In the state where the rotation speed of the compressor, the opening degree of the bypass valve, and the opening degree of the pressure regulating valve provided in the flow path of the oxidizing gas are values according to the target value of power consumption Of the stepping motor used in the control unit when the pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas between the bypass valve and the bypass valve is equal to or higher than a predetermined pressure upper limit value or lower than a predetermined pressure lower limit value. It is preferable to change the relationship that associates the number of steppings with the opening of the bypass valve.
ここで、前記所定の圧力上限値又は前記所定の圧力下限値は、前記圧縮機の回転数、前記バイパス弁の開度及び前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁の開度を消費電力の狙い値に応じた値とした状態において正常と判断される圧力上限値又は圧力下限値である。 Here, the predetermined pressure upper limit value or the predetermined pressure lower limit value consumes the rotation speed of the compressor, the opening degree of the bypass valve, and the opening degree of the pressure regulating valve provided in the flow path of the oxidizing gas. It is a pressure upper limit value or a pressure lower limit value that is determined to be normal in a state in which the value is set according to the target value of power.
また、システム停止時に前記シャット弁を閉状態とする前に、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことが好適である。 In addition, it is preferable that the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path before closing the shut valve when the system is stopped.
ここで、前記シャット弁を閉状態とする前に前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御し、前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁を所定の開度に制御した状態において、前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することがより好適である。 Here, before the shut valve is closed, a compressor that compresses and supplies the oxidant gas to the fuel cell is driven at a predetermined rotational speed, and the stepping motor is operated so that the bypass valve has a predetermined opening degree. The pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas between the compressor and the bypass valve is controlled and the pressure regulating valve provided in the flow path of the oxidizing gas is controlled to a predetermined opening degree. It is more preferable to change the relationship in which the number of stepping motors used in the control unit and the opening degree of the bypass valve are associated with each other when the predetermined pressure upper limit value is equal to or greater than the predetermined pressure lower limit value. It is.
ここで、前記所定の圧力上限値又は前記所定の圧力下限値は、前記シャット弁を閉状態とする前に前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御し、前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁を所定の開度に制御した状態において正常と判断される圧力上限値又は圧力下限値である。 Here, the predetermined pressure upper limit value or the predetermined pressure lower limit value drives the compressor that compresses and supplies the oxidant gas to the fuel cell at a predetermined rotational speed before closing the shut valve, and A pressure upper limit value that is determined to be normal in a state in which the stepping motor is controlled so that the bypass valve has a predetermined opening, and the pressure regulating valve provided in the flow path of the oxidizing gas is controlled to the predetermined opening; This is the lower pressure limit.
本発明によれば、燃料電池システムにおける弁制御の精度を高めることができる。 According to the present invention, the accuracy of valve control in a fuel cell system can be increased.
本発明の実施の形態における燃料電池システム100は、図1に示すように、燃料電池102、酸化ガス供給系システム104、燃料ガス供給系システム106、冷却系システム108、電子制御部(ECU:Electronic Control Unit)110及び電力制御部(PCU:Power Control Unit)112を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, a
燃料電池102は、複数の単位セルを積層して構成される。各単位セルは、電解質層を挟み込むように空気極と燃料極とを配置し、さらにその積層体をセパレータで挟み込んだ構造を有する。空気極側のセパレータには酸化ガスが酸化ガス供給系システム104により供給される。酸化ガスは、例えば空気とされる。空気極側のセパレータと空気極との間には酸化ガスを流通させる流路が形成されており、これにより空気極に酸化ガスが供給される。また、燃料極側のセパレータには燃料ガスが燃料ガス供給系システム106により供給される。燃料ガスは、例えば水素ガスとされる。燃料極側のセパレータと燃料極との間には燃料ガスを流通させる流路が形成されており、これにより燃料極に燃料ガスが供給される。電解質層における電気化学的な反応によって、酸化ガスと燃料ガスとの間で電荷のやり取りが行われ、各単位セルにおいて電力が発生する。
The
燃料電池102で発生した電力はPCU112に供給される。PCU112は、モータ・ジェネレータ114に電力を供給するためのDC−DCコンバータ、インバータ、二次バッテリ等を備える。PCU112は、燃料電池102からの電力を受けて、モータ・ジェネレータ114を駆動する。PCU112には、モータ・ジェネレータ114の他、二次電池115が接続される。二次電池115は、モータ・ジェネレータ114が回生状態にある場合に回生電力によって充電することが可能である。
The electric power generated in the
燃料ガス供給系システム106は、燃料ガス用ポンプ10及び気液分離器11を含んで構成され、燃料電池102へ燃料ガスを供給する。燃料ガス用ポンプ10は、燃料ガスボンベ等から供給される燃料ガスを燃料電池102へ供給する。燃料ガス供給系システム106は、循環システムを採用しており、燃料電池102において消費されなかった燃料ガスは気液分離器11において分離されて燃料ガス用ポンプ10により再循環される。燃料ガス供給系システム106は、ECU110からの制御信号によって制御され、燃料電池102への燃料ガスの供給量、供給圧力等が調整される。本実施の形態では、燃料ガス供給系システム106は従来の構成を適用できるので詳細な説明は省略する。
The fuel
冷却系システム108は、ラジエータ12、三方弁14、ポンプ16、イオン交換器18等を含んで構成される。冷却系システム108は、燃料電池102における電気化学的な反応に伴って発生する熱を除去するために用いられる。ポンプ16によって、燃料電池102の熱を奪った冷媒がラジエータ12へ供給され、ラジエータ12において冷媒が冷却されて燃料電池102へ再び供給されるという循環が行われる。三方弁14は、ラジエータ12へ流れる冷媒の流量が調整するために用いられる。冷媒はイオン交換器18によって浄化される。また、冷媒の一部は酸化ガス供給系システム104の圧縮機22及び冷却器24の冷却に用いられる。冷却系システム108は、ECU110からの制御信号によって制御され、各部への冷媒の供給量等が調整される。本実施の形態では、冷却系システム108は従来の構成を適用できるので詳細な説明は省略する。
The
酸化ガス供給系システム104は、エアフィルタ20、圧縮機22、冷却器24、バイパス弁26、加湿器28、供給弁30、排気弁32、加湿器バイパス弁34、圧力調整弁36及び圧力センサ38,40を含んで構成される。
The oxidizing
エアフィルタ20は、酸化ガス供給系システム104に導入される酸化ガス(空気)に含まれる微粒子や不純物を取り除くためのフィルタを含んで構成される。エアフィルタ20において浄化された酸化ガスは圧縮機22へ供給される。圧縮機22は、モータによって駆動されるコンプレッサを含んで構成される。圧縮機22により酸化ガスは断熱圧縮され、冷却器24を介して燃料電池102へ送り込まれる。圧縮機22の回転開始・停止、回転数等はECU110からの制御信号によって制御される。また、燃料電池102に供給される酸化ガスの圧力及び流量は、バイパス弁26、加湿器28、供給弁30、排気弁32、加湿器バイパス弁34及び圧力調整弁36により調整される。
The
バイパス弁26は、ECU110からの開度調整信号に応じてその開度が調整可能なバルブである。バイパス弁26は、図2の断面図に示すように、ハウジング50、ステッピングモータ52、モータロッド54、ポペット56及びばね58を含んで構成される。ハウジング50は、ガス入口50a及びガス出口50bを流路で接続した構造を有する。ハウジング50には、流路内側に凸状の曲面を有するバルブ面50cが設けられる。ポペット56は、先端部56aがバルブ面50cに沿った形状に加工されたロッド状の部材であり、バルブ面50cに対して先端部56aが当接・離隔するようにストローク可能に配置される。ポペット56には、ばね58が装着され、モータロッド54によってポペット56が駆動されていない状態において先端部56aがバルブ面50cに当接するように付勢される。ステッピングモータ52は、ECU110からの開度調整信号に応じたステップ数(回転量)に駆動され、その回転がモータロッド54の往復運動に変換される。モータロッド54が往復運動することによって、ポペット56がストロークされてバルブ面50cに対して先端部56aが当接・離隔する。このようにして、バイパス弁26は、ステッピングモータのステップ数(回転量)に応じた開度に調整される。
The
バイパス弁26は、燃料電池102をバイパスして酸化ガスを流すように、燃料電池102の吸気管と排気管との間を接続する。バイパス弁26は、その開度が調整されることによって、燃料電池102へ流れる酸化ガスの流量を調整することができる。バイパス弁26の開度制御については後述する。
The
加湿器28は、燃料電池102から排出される酸化ガスに含まれる水分を燃料電池102へ供給される酸化ガスに与えて、酸化ガスを適度に加湿する機能を有する。供給弁30及び排気弁32は、加湿器28と燃料電池102との間の流路に設けられる。供給弁30及び排気弁32は、燃料電池102への酸化ガスの供給が不要な場合に閉状態とされ、燃料電池102へ酸化ガスを供給する際に開状態とされる。供給弁30及び排気弁32は、シャット弁に相当する。供給弁30及び排気弁32は、ECU110からの開閉信号によって制御され、開信号を受けている状態において入力側と出口側の圧力差が所定値よりも高くなると開状態となり、入口側と出口側の圧力差が所定値以下又は開閉信号が閉信号である場合に閉状態となる。供給弁30及び排気弁32の開閉制御により、燃料電池102へ酸化ガスを供給・停止することができる。
The
なお、加湿器28による加湿を行わずに燃料電池102へ酸素ガスを供給するときは加湿器バイパス弁34を開状態とし、供給弁30を閉状態とすればよい。供給弁30、排気弁32、加湿器バイパス弁34の開/閉制御については後述する。
Note that when the oxygen gas is supplied to the
圧力調整弁36は、酸化ガスの排気管に設けられ、酸化ガス供給系システム104によって燃料電池102に供給される酸化ガスの圧力を調整する。圧力調整弁36は、ECU110からの圧力調整信号を受けて、酸化ガスをその圧力調整信号に応じた圧力に調整する。
The
圧力センサ38は、バイパス弁26及び加湿器28の上流側の流路に設けられ、バイパス弁26の上流側の流路内の酸化ガスの圧力Paを測定してECU110へ出力する。圧力センサ40は、燃料電池102の下流であって燃料電池102と加湿器28との間の流路に設けられ、燃料電池102の出力側の酸化ガスの圧力Pbを測定してECU110へ出力する。
The
酸化ガス供給系システム104及び燃料ガス供給系システム106からの排気はマフラー42等を含む排気処理部を介して排気される。
Exhaust gas from the oxidizing
ECU110は、燃料電池システム100を統合的に制御する。例えば、ECU110は、圧力センサ38,40から圧力信号を受けて、燃料電池システム100のバイパス弁26、加湿器28、供給弁30、排気弁32、加湿器バイパス弁34及び圧力調整弁36の制御を行い、燃料電池102への酸化ガスの供給量及び供給圧力等を制御する。ECU110は、燃料電池102の起電力を測定することが可能であることが好適である。また、ECU110は、燃料電池102に二次電池等が接続されている場合、その二次電池の充電状態(SOC:State of Charge)等の状態値を測定可能であることが好適である。また、ECU110は、内蔵タイマ又は外部タイマにアクセス可能であることが好適である。さらに、ECU110は、圧縮機22に対して制御信号を出力し、圧縮機22の回転開始・停止及び回転数を制御する。
The
<システム起動時の開度調整処理>
次に、本実施の形態の燃料電池システム100におけるバイパス弁26の開度調整処理について説明する。本実施の形態では、システム運転中に、燃料電池102への酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力に基づいて、ECU110が指令したバイパス弁26の開度とバイパス弁26の実際の開度との差異を調整する処理を行う。以下では、まずシステム起動時の開度調整処理について説明する。
<Opening adjustment process at system startup>
Next, the opening adjustment process of the
バイパス弁26の初期状態は、バルブ面50cに対して先端部56aが当接した閉状態である。本実施の形態の燃料電池システム100では、この初期状態からバイパス弁26の開度調整処理を行う。
The initial state of the
図3は、システム起動時におけるバイパス弁26の開度調整処理のフローチャートを示す。図3における各ステップは、ECU110から出力される信号によって酸化ガス供給系システム104を制御することによって行われる。
FIG. 3 shows a flowchart of the opening adjustment process of the
ステップS10では、燃料電池システム100の起動が行われる。燃料電池システム100が電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されている場合、例えば、イグニッションキーの操作に伴って起動される。
In step S10, the
ステップS12では、バイパス弁26の開度を確定する。ECU110は、システム起動に伴ってバイパス弁26の開度を確定する。例えば、バイパス弁26の開度は、システム起動時に対して予め定められた値とする。
In step S12, the opening degree of the
ステップS14では、確定されたバイパス弁26の開度に対応するステッピングモータ52のステップ数を求めてバイパス弁26の開度を制御する。ステップ数はECU110で決定される。ECU110は、内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)を参照し、ステップS12において確定した開度に対応するステップ数を読み出す。開度とステップ数との対応データは、ある程度適切なデータを予め定めておけばよく、例えば、バイパス弁26(ステッピングモータ52)の種類毎に予め定められた定格データとすればよい。ECU110は、決定したステップ数を示す開度調整信号をバイパス弁26へ出力する。これによりバイパス弁26のステッピングモータ52が開度調整信号で示されるステップ数だけ回転させられ、バイパス弁26がステップS12で確定された開度に対応するであろう開度に調整される。
In step S14, the step number of the stepping
ステップS16では、圧縮機22が起動される。ECU110は、圧縮機22に対して所定の回転数となるように制御信号を出力する。これによって、圧縮機22は所定の回転数で運転される。
In step S16, the
ステップS18では、酸化ガスの圧力の測定が行われる。ECU110は、圧力センサ38から出力されているバイパス弁26の上流側の流路内の酸化ガスの圧力Paを読み取る。
In step S18, the pressure of the oxidizing gas is measured. The
ステップS20では、圧力の比較処理が行われる。ECU110は、ステップS18で読み取った圧力Paと、予め設定されて内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている圧力上限値P1及び圧力下限値P2と比較する。圧力上限値P1及び圧力下限値P2は、上記処理で設定された圧縮機22の回転数及びバイパス弁26の開度において圧力センサ38の圧力Paの正常な範囲を示す。圧力Pが圧力上限値P1より低く、圧力下限値P2より高い場合にはステップS24に処理を移行させ、そうでない場合にはステップS22に処理を移行させる。
In step S20, a pressure comparison process is performed. The
ステップS22では、開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)の書き換え処理を行う。すなわち、ステップS20において圧力Paが圧力上限値P1以上であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS12で確定された開度まで到達していないものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を増加させるように書き換える。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が開く傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。一方、ステップS20において圧力Pが圧力上限値P2以下であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS12で確定された開度より大きくなっているものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を減少させるように書き換える。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が閉まる傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。
In step S22, rewriting processing of correspondence data (opening-step number map) between the opening degree and the step number is performed. That is, in step S20, when the pressure Pa is equal to or higher than the pressure upper limit value P1, it is assumed that the actual opening of the
このように開度とステップ数との対応データを書き換えた後、ステップS14に処理を戻し、ステップS14〜S20の処理を繰り返す。これによって、ECU110によって生成される開度調整信号とバイパス弁26の実際の開度との誤差を許容範囲に設定することができる。
After rewriting the correspondence data between the opening degree and the number of steps as described above, the process is returned to step S14, and the processes of steps S14 to S20 are repeated. As a result, the error between the opening adjustment signal generated by the
ステップS24では、シャット弁を開ける処理を行う。ECU110は、供給弁30及び排気弁32に対して開信号を出力する。ここでは、加湿器バイパス弁34は閉じられているものとする。これによって、供給弁30及び排気弁32の入口側圧力が所定値より大きくなるとこれらの弁が開状態となる。また、ECU110は、経過時間の測定のために内蔵タイマ又は外部タイマからシャット弁を開制御した時刻T0を取得する。
In step S24, a process for opening the shut valve is performed. The
ステップS26では、シャット弁の開動作からの経過時間の判定を行う。ECU110は、内蔵タイマ又は外部タイマから取得する現時刻TRを取得する。ECU110は、現時刻TRから時刻T0を減算して、ステップS24でステップS24においてシャット弁(供給弁30及び排気弁32)を開制御してからの経過時間Tを算出する。そして、経過時間Tが所定の時間閾値T1より大きければ、シャット弁の開制御において異常が発生したものとしてステップS32に処理を移行させ、異常発生時における処理を実行する。異常発生時における処理は、例えば、ユーザ(運転者)等に警告を行ったり、燃料電池102の代替システムに切り換えたりする等の処理が挙げられる。経過時間Tが所定の時間閾値T1以下であれば、ステップS28へ処理を移行させる。
In step S26, the elapsed time from the opening operation of the shut valve is determined. ECU110 acquires the current time T R to obtain from the internal timer or external timer. The
ステップS28では、酸化ガスの圧力の測定を行なう。ECU110は、圧力センサ40から出力されている燃料電池102の下流側の流路内の酸化ガスの圧力Pbを読み取る。
In step S28, the pressure of the oxidizing gas is measured. The
ステップS30では、酸化ガスの圧力が正しく上昇しているか否かを判定する。ECU110は、ステップS28で測定した酸化ガスの圧力Pbが所定の基準下限値P3より大きく、基準上限値P4より小さくなっているか否かを判定する。基準下限値P3及び基準上限値P4は、供給弁30及び排気弁32が正常に開状態となっている場合に、上記処理で設定された圧縮機22の回転数及びバイパス弁26の開度において燃料電池102の下流側の流路内の酸化ガスの圧力Pbの範囲を示す。
In step S30, it is determined whether or not the pressure of the oxidizing gas has risen correctly.
圧力Pbが基準下限値P3より大きくかつ基準上限値P4より小さくなっている場合にはシャット弁が正常に動作しているものとして処理を終了する。一方、圧力Pbが基準下限値P3以下である場合、又は、基準上限値P4以上である場合には、ステップS26へ処理を戻し、ステップS26〜S30の処理を繰り返す。 When the pressure Pb is larger than the reference lower limit value P3 and smaller than the reference upper limit value P4, it is determined that the shut valve is operating normally, and the process ends. On the other hand, when the pressure Pb is equal to or lower than the reference lower limit value P3, or when the pressure Pb is equal to or higher than the reference upper limit value P4, the process is returned to step S26, and the processes of steps S26 to S30 are repeated.
以上のように、システム起動時においてECU110における開度調整信号に対するバイパス弁26の実際の開度の誤差を低減する調整を行うことができる。
As described above, at the time of starting the system, it is possible to perform an adjustment that reduces the error of the actual opening of the
<回生ブレーキ電力消費時の開度調整処理>
次に、回生ブレーキ電力消費時のバイパス弁26の開度調整処理について説明する。燃料電池システム100におけるシステム電力回生時に二次電池のSOCが予め定められた基準値より大きく、回生電力を二次電池への充電に利用できない場合に、回生電力を圧縮機22の駆動電力として利用し、その際にバイパス弁26の開度調整処理を行う。
<Opening adjustment process when regenerative brake power is consumed>
Next, the opening adjustment process of the
図4は、モータ・ジェネレータ114の回生ブレーキ電力消費時におけるバイパス弁26の開度調整処理のフローチャートを示す。図4における各ステップは、ECU110から出力される信号によって酸化ガス供給系システム104等を制御することによって行われる。
FIG. 4 shows a flowchart of the opening adjustment processing of the
ステップS40では、燃料電池102の発電状態を判定する。ECU110は、燃料電池102の起電力を測定し、燃料電池102が発電状態にあるか回生状態にあるかを判定する。燃料電池102が発電状態であれば、ステップS42に処理を移行させ、通常の発電の制御を行う。燃料電池102が回生状態であれば、ステップS44に処理を移行させる。
In step S40, the power generation state of the
ステップS44では、二次電池のSOCを判定する。ECU110は、燃料電池102から充電可能な二次電池のSOCを測定し、充電可能な上限値αよりも小さいか否かを判定する。二次電池のSOCが上限値αよりも小さければ、ステップS46へ処理を移行させ、回生電力による通常の二次電池への充電処理を行う。二次電池のSOCが上限値α以上であれば、ステップS48へ処理を移行させる。
In step S44, the SOC of the secondary battery is determined. The
ステップS48では、消費電力の狙い値を算出する。ECU110は、回生電力に応じて消費すべき電力を計算し、消費電力とその消費電力に見合った圧縮機22の回転数(燃料電池102へ供給する酸化ガスの流量に対応する)を求める。例えば、ECU110の内蔵メモリ又は外部メモリに消費電力とその消費電力に見合った圧縮機22の回転数との対応データを予め記憶させておき、回生電力のうち消費すべき電力に見合った圧縮機22の回転数を決定する。
In step S48, a target value of power consumption is calculated. The
ステップS50では、バイパス弁26の開度を確定する。ECU110は、ステップS48において求められた圧縮機22の回転数に応じたバイパス弁26の開度を確定する。これにより、バイパス弁26の開度も回生電力のうち消費すべき電力の狙い値に対応する値に設定される。例えば、バイパス弁26の開度は、圧縮機22の回転数とバイパス弁26の開度との対応データを参照して定めることができる。圧縮機22の回転数とバイパス弁26の開度との対応データは、予め燃料電池システム100の構成によって定められ、ECU110の内蔵メモリ又は外部メモリに記憶させておけばよい。
In step S50, the opening degree of the
ステップS52では、確定されたバイパス弁26の開度に対応するステッピングモータ52のステップ数を求めてバイパス弁26の開度を制御する。ステップ数はECU110で決定される。ECU110は、内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)を参照し、ステップS50において確定した開度に対応するステップ数を読み出す。開度とステップ数との対応データは、ある程度適切なデータを予め定めておけばよく、例えば、バイパス弁26(ステッピングモータ52)の種類毎に予め定められた定格データやシステム起動時に上記開度調整されたデータとすればよい。ECU110は、決定したステップ数を示す開度調整信号をバイパス弁26へ出力する。これによりバイパス弁26のステッピングモータ52が開度調整信号で示されるステップ数だけ回転させられ、バイパス弁26がステップS50で確定された開度に対応するであろう開度に調整される。
In step S52, the opening number of the
ステップS54では、酸化ガスの圧力を調整する。ECU110は、ステップS48において求められた圧縮機22の回転数及びステップS50で求められたバイパス弁26の開度において酸化ガスの圧力が圧力下限値P5と圧力上限値P6の範囲となるように圧力調整弁36を調整する。これにより、圧力調整弁36の開度も回生電力のうち消費すべき電力の狙い値に対応する値に設定される。例えば、圧縮機22の回転数とバイパス弁26の開度とに対応付けて圧力下限値P5と圧力上限値P6の範囲となる圧力調整弁36の調整値を予め求めておき、ECU110の内蔵メモリ又は外部メモリに記憶させておけばよい。より具体的には、圧力調整弁36を完全に閉めた状態としてもよい。
In step S54, the pressure of the oxidizing gas is adjusted. The
ステップS56では、圧縮機22が起動される。ECU110は、圧縮機22に対してステップS48において求められた回転数となるように制御信号を出力する。これによって、圧縮機22はステップS48において求められた回転数で運転される。
In step S56, the
ステップS58では、酸化ガスの圧力の測定が行われる。ECU110は、圧力センサ38から出力されているバイパス弁26の上流側の流路内の酸化ガスの圧力Paを読み取る。
In step S58, the pressure of the oxidizing gas is measured. The
ステップS60では、圧力の比較処理が行われる。ECU110は、ステップS18で読み取った圧力Paと、予め設定されて内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている圧力下限値P5と圧力上限値P6と比較する。圧力Paが圧力上限値P6より低く、圧力下限値P5より高い場合にはステップS40に処理を戻し、ステップS40からの処理を繰り返す。そうでない場合にはステップS62に処理を移行させる。
In step S60, pressure comparison processing is performed. The
ステップS62では、開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)の書き換え処理を行う。すなわち、ステップS20において圧力Paが圧力上限値P6以上であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS50で確定された開度まで到達していないものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を増加させるように書き換える。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が開く傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。一方、ステップS60において圧力Paが圧力上限値P5以下であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS50で確定された開度より大きくなっているものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を減少させるように書き換える。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が閉まる傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。
In step S62, rewrite processing of correspondence data (opening-step number map) between the opening degree and the step number is performed. That is, when the pressure Pa is equal to or higher than the pressure upper limit value P6 in step S20, it is assumed that the actual opening of the
以上のように、回生ブレーキ電力消費時においてECU110における開度調整信号に対するバイパス弁26の実際の開度の誤差を低減する調整を行うことができる。
As described above, when the regenerative brake power is consumed, it is possible to perform adjustment to reduce an error in the actual opening of the
<システム停止時の開度調整処理>
次に、システム停止時のバイパス弁26の開度調整処理について説明する。図5は、システム停止時におけるバイパス弁26の開度調整処理のフローチャートを示す。図5における各ステップは、ECU110から出力される信号によって酸化ガス供給系システム104等を制御することによって行われる。
<Opening adjustment process at system stop>
Next, the opening adjustment process of the
ステップS70では、燃料電池システム100の停止の指示を受けて、掃気処理が行われる。燃料電池システム100が電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されている場合、例えば、イグニッションキーの操作に伴ってシステム停止が指示される。ECU110は、システム停止の指示を受けると、燃料電池102内の水分等を除去するための掃気処理を行う。掃気処理については、従来の方法と同様であるので詳細な説明は省略する。
In step S70, a scavenging process is performed in response to an instruction to stop the
ステップS72では、バイパス弁26の開度を確定する。ECU110は、システム停止に伴ってバイパス弁26の開度を確定する。例えば、バイパス弁26の開度は、システム停止時に対して予め定められた値とする。
In step S72, the opening degree of the
ステップS74では、確定されたバイパス弁26の開度に対応するステッピングモータ52のステップ数を求めてバイパス弁26の開度を制御する。ステップ数はECU110で決定される。ECU110は、内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)を参照し、ステップS72において確定した開度に対応するステップ数を読み出す。開度とステップ数との対応データは、ある程度適切なデータを予め定めておけばよく、例えば、バイパス弁26(ステッピングモータ52)の種類毎に予め定められた定格データやシステム起動時又は回生動作時に上記開度調整されたデータとすればよい。ECU110は、決定したステップ数を示す開度調整信号をバイパス弁26へ出力する。これによりバイパス弁26のステッピングモータ52が開度調整信号で示されるステップ数だけ回転させられ、バイパス弁26がステップS72で確定された開度に対応するであろう開度に調整される。
In step S74, the opening number of the
ステップS76では、酸化ガスの圧力を調整する。ECU110は、ステップS78において設定される圧縮機22の回転数及びステップS72で求められたバイパス弁26の開度において酸化ガスの圧力が圧力下限値P7と圧力上限値P8の範囲となるように圧力調整弁36を調整する。例えば、圧縮機22の回転数とバイパス弁26の開度とに対応付けて圧力下限値P7と圧力上限値P8の範囲となる圧力調整弁36の調整値を予め求めておき、ECU110の内蔵メモリ又は外部メモリに記憶させておけばよい。より具体的には、圧力調整弁36を完全に閉めた状態としてもよい。
In step S76, the pressure of the oxidizing gas is adjusted. The
ステップS78では、圧縮機22が起動される。ECU110は、圧縮機22に対して所定の回転数となるように制御信号を出力する。これによって、圧縮機22は所定の回転数で運転される。
In step S78, the
ステップS80では、酸化ガスの圧力の測定が行われる。ECU110は、圧力センサ38から出力されているバイパス弁26の上流側の流路内の酸化ガスの圧力Paを読み取る。
In step S80, the pressure of the oxidizing gas is measured. The
ステップS82では、圧力の比較処理が行われる。ECU110は、ステップS80で読み取った圧力Paと、予め設定されて内蔵メモリ又は外部メモリに記憶されている圧力下限値P7と圧力上限値P8とを比較する。圧力Paが圧力上限値P8より低く、圧力下限値P7より高い場合にはステップS86に処理を移行させ、そうでない場合にはステップS84に処理を移行させる。
In step S82, a pressure comparison process is performed. The
ステップS84では、開度とステップ数との対応データ(開度−ステップ数マップ)の書き換え処理を行う。すなわち、ステップS82において圧力Paが圧力上限値P8以上であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS72で確定された開度まで到達していないものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を増加させるように書き換える。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が開く傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。一方、ステップS82において圧力Paが圧力上限値P7以下であった場合にはバイパス弁26の実際の開度がステップS72で確定された開度より大きくなっているものとして、開度とステップ数との対応データにおける各開度に対するステップ数を減少させる。すなわち、各開度に対してよりバイパス弁26が閉まる傾向となるように開度とステップ数との対応データをシフトさせる。
In step S84, rewrite processing of correspondence data (opening-step number map) between the opening degree and the step number is performed. That is, if the pressure Pa is equal to or higher than the pressure upper limit value P8 in step S82, it is assumed that the actual opening of the
このように開度とステップ数との対応データを書き換えた後、ステップS74に処理を戻し、ステップS74〜S84の処理を繰り返す。これによって、ECU110によって生成される開度調整信号とバイパス弁26の実際の開度との誤差を許容範囲に設定することができる。
After rewriting the correspondence data between the opening degree and the number of steps in this way, the process is returned to step S74, and the processes of steps S74 to S84 are repeated. As a result, the error between the opening adjustment signal generated by the
ステップS86では、シャット弁を閉める処理を行う。ECU110は、供給弁30に対して閉信号を出力する。ここでは、加湿器バイパス弁34は閉じられているものとする。これによって、供給弁30の入口側圧力が所定値以下になると供給弁30が閉状態となる。また、ECU110は、経過時間の測定のために内蔵タイマ又は外部タイマからシャット弁を閉制御した時刻T0を取得する。
In step S86, a process for closing the shut valve is performed.
ステップS88では、シャット弁の閉動作からの経過時間の判定を行う。ECU110は、内蔵タイマ又は外部タイマから取得する現時刻TRを取得する。ECU110は、現時刻TRから時刻T0を減算して、ステップS86においてシャット弁(供給弁30)を閉制御してからの経過時間Tを算出する。そして、経過時間Tが所定の時間閾値T2より大きければ、シャット弁の閉制御において異常が発生したものとしてステップS90に処理を移行させ、異常発生時における処理を実行する。異常発生時における処理は、例えば、ユーザ(運転者)等に警告を行ったり、燃料電池102の代替システムに切り換えたりする等の処理が挙げられる。経過時間Tが所定の時間閾値T2以下であれば、ステップS92へ処理を移行させる。
In step S88, the elapsed time from the closing operation of the shut valve is determined. ECU110 acquires the current time T R to obtain from the internal timer or external timer. The
ステップS92では、酸化ガスの圧力の測定を行なう。ECU110は、圧力センサ40から出力されている燃料電池102の下流側の流路内の酸化ガスの圧力Pbを読み取る。
In step S92, the pressure of the oxidizing gas is measured. The
ステップS94では、酸化ガスの圧力が正しく低下しているか否かを判定する。ECU110は、ステップS92で測定した酸化ガスの圧力Pbが所定の基準下限値P9から基準上限値P10の範囲に収まっているか否かを判定する。圧力Pbが基準下限値P9から基準上限値P10の範囲にある場合にはシャット弁(供給弁30)が正常に動作しているものとして処理をステップS96へ移行させる。一方、圧力Pbが基準値P9以下である場合又は基準値P10以上である場合には、ステップS88へ処理を戻し、ステップS88〜S94の処理を繰り返す。
In step S94, it is determined whether or not the pressure of the oxidizing gas is correctly reduced. The
ステップS96では、シャット弁を閉める処理を行う。ECU110は、排気弁32に対して閉信号を出力する。これによって、排気弁32の入口側圧力が所定値以下になると排気弁32が閉状態となる。
In step S96, a process for closing the shut valve is performed.
以上のように、システム停止時においてECU110における開度調整信号に対するバイパス弁26の実際の開度の誤差を低減する調整を行うことができる。
As described above, when the system is stopped, adjustment can be performed to reduce an error in the actual opening of the
10 燃料ガス用ポンプ、11 気液分離器、12 ラジエータ、14 三方弁、16 ポンプ、18 イオン交換器、20 エアフィルタ、22 圧縮機、24 冷却器、26 バイパス弁、28 加湿器、30 供給弁、32 排気弁、34 加湿器バイパス弁、36 圧力調整弁、38,40 圧力センサ、42 マフラー、50 ハウジング、50a ガス入口、50b ガス出口、50c バルブ面、52 ステッピングモータ、54 モータロッド、56 ポペット、56a 先端部、100 燃料電池システム、102 燃料電池、104 酸化ガス供給系システム、106 燃料ガス供給系システム、108 冷却系システム、114 モータ・ジェネレータ、115 二次電池。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ステッピングモータによって開度が調整され、前記燃料電池への酸化ガスの流れをバイパスするバイパス弁と、
前記ステッピングモータのステッピング数を制御することによってバイパス弁の開度を調整する制御部と、を備えた燃料電池システムにおいて、
システム運転中に、前記燃料電池への酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力に基づいて、前記制御部が指令した前記バイパス弁の開度と前記バイパス弁の実際の開度との差異を調整することを特徴とする燃料電池システム。 A shut valve for supplying / blocking the oxidizing gas to the fuel cell;
A bypass valve whose opening is adjusted by a stepping motor and bypasses the flow of oxidizing gas to the fuel cell;
In a fuel cell system comprising a control unit that adjusts the opening degree of the bypass valve by controlling the number of stepping motors.
Based on the pressure of the oxidizing gas in the oxidizing gas flow path to the fuel cell during system operation, the difference between the opening degree of the bypass valve commanded by the control unit and the actual opening degree of the bypass valve is calculated. A fuel cell system characterized by adjusting.
システム起動時に前記シャット弁を開状態とする前に、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
A fuel cell system, wherein the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path before opening the shut valve at the time of system startup.
前記シャット弁を開状態とする前に前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御した状態において、前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
Before the shut valve is opened, the stepping motor is controlled such that the compressor that compresses and supplies the oxidant gas to the fuel cell is driven at a predetermined rotational speed and the bypass valve has a predetermined opening degree. In the above, when the pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas between the compressor and the bypass valve is equal to or higher than a predetermined pressure upper limit value or lower than a predetermined pressure lower limit value, The fuel cell system is characterized in that the relation for associating the number of stepping motors with the opening degree of the bypass valve is changed.
前記燃料電池によってモータ・ジェネレータを駆動する構成であり、
前記モータ・ジェネレータが回生状態にある時に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させた状態において、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The motor-generator is driven by the fuel cell,
When the motor / generator is in a regenerative state, the oxidant gas in the flow path is in a state where a compressor that compresses and supplies the oxidant gas to the fuel cell with the regenerative electric power of the motor / generator is driven at a predetermined rotation speed. A fuel cell system, wherein the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the fuel cell.
前記モータ・ジェネレータの回生電力によって二次電池を充電可能な構成であり、
前記モータ・ジェネレータが回生状態にある時に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記二次電池を充電できない場合に、前記モータ・ジェネレータの回生電力によって前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させた状態において、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4, wherein
The secondary battery can be charged by regenerative power of the motor / generator,
A compressor that compresses and supplies an oxidizing gas to the fuel cell by the regenerative power of the motor / generator when the secondary battery cannot be charged by the regenerative power of the motor / generator when the motor / generator is in a regenerative state; The fuel cell system, wherein the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path in a state of being driven at a predetermined rotation speed.
前記圧縮機の回転数、前記バイパス弁の開度及び前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁の開度を消費電力の狙い値に応じた値とした状態において、
前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4 or 5, wherein
In a state where the rotation speed of the compressor, the opening degree of the bypass valve and the opening degree of the pressure regulating valve provided in the flow path of the oxidizing gas are values according to the target value of power consumption,
When the pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas between the compressor and the bypass valve is equal to or higher than a predetermined pressure upper limit value or lower than a predetermined pressure lower limit value, the control unit uses the A fuel cell system, wherein a relationship in which a stepping number of a stepping motor is associated with an opening degree of the bypass valve is changed.
システム停止時に前記シャット弁を閉状態とする前に、前記流路内の酸化ガスの圧力に基づいて前記バイパス弁の開度の調整を行うことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
A fuel cell system, wherein the opening degree of the bypass valve is adjusted based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path before closing the shut valve when the system is stopped.
前記シャット弁を閉状態とする前に前記燃料電池へ酸化ガスを圧縮供給する圧縮機を所定の回転数で駆動させ、前記バイパス弁が所定の開度となるように前記ステッピングモータを制御し、前記酸化ガスの流路に設けられた圧力調整弁を所定の開度に制御した状態において、前記圧縮機と前記バイパス弁との間の酸化ガスの流路内の酸化ガスの圧力が所定の圧力上限値以上又は所定の圧力下限値以下となっている場合に、前記制御部で用いられる前記ステッピングモータのステッピング数と前記バイパス弁の開度とを対応付ける関係を変更することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
Before the shut valve is closed, a compressor that compresses and supplies oxidizing gas to the fuel cell is driven at a predetermined rotational speed, and the stepping motor is controlled so that the bypass valve has a predetermined opening degree. The pressure of the oxidizing gas in the oxidizing gas flow path between the compressor and the bypass valve is a predetermined pressure in a state where the pressure regulating valve provided in the oxidizing gas flow path is controlled to a predetermined opening degree. A fuel cell characterized by changing a relationship of associating a stepping number of the stepping motor used in the control unit with an opening of the bypass valve when the pressure is not less than an upper limit value or not more than a predetermined pressure lower limit value. system.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013137217A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
WO2013180109A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
WO2013187377A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
KR101426386B1 (en) | 2012-04-16 | 2014-08-05 | 주식회사 동희홀딩스 | Back Pressure Control Valve and Active Heater Operation Method thereof |
US20150037701A1 (en) * | 2012-02-29 | 2015-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
JP2018014228A (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel battery system |
US9905867B2 (en) | 2012-12-28 | 2018-02-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
CN109860666A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell system |
JP2019100213A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2020092554A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | vehicle |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH074508A (en) * | 1993-06-14 | 1995-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | Speed change controller for continuously variable transmission |
JP2006034036A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Control unit of fuel cell vehicle |
JP2006344401A (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2008135285A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2008243764A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2008293869A (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system, and vehicle |
JP2009026632A (en) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
-
2009
- 2009-05-21 JP JP2009123526A patent/JP5493466B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH074508A (en) * | 1993-06-14 | 1995-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | Speed change controller for continuously variable transmission |
JP2006034036A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | Control unit of fuel cell vehicle |
JP2006344401A (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2008135285A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2008243764A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
JP2008293869A (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system, and vehicle |
JP2009026632A (en) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9728794B2 (en) * | 2012-02-29 | 2017-08-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
US20150037701A1 (en) * | 2012-02-29 | 2015-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
WO2013137217A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
CN104170140A (en) * | 2012-03-14 | 2014-11-26 | 日产自动车株式会社 | Fuel cell system |
JPWO2013137217A1 (en) * | 2012-03-14 | 2015-08-03 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
KR101426386B1 (en) | 2012-04-16 | 2014-08-05 | 주식회사 동희홀딩스 | Back Pressure Control Valve and Active Heater Operation Method thereof |
WO2013180109A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP5817930B2 (en) * | 2012-06-01 | 2015-11-18 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
US9947948B2 (en) | 2012-06-01 | 2018-04-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
CN106207233A (en) * | 2012-06-01 | 2016-12-07 | 日产自动车株式会社 | Fuel cell system |
WO2013187377A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP5822024B2 (en) * | 2012-06-13 | 2015-11-24 | 日産自動車株式会社 | Fuel cell system |
US9905867B2 (en) | 2012-12-28 | 2018-02-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system |
JP2018014228A (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel battery system |
DE102018124304B4 (en) | 2017-11-29 | 2023-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system with improved power delivery |
CN109860666A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell system |
JP2019103179A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP2019100213A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
CN109860666B (en) * | 2017-11-29 | 2021-09-14 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell system |
JP2020092554A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | トヨタ自動車株式会社 | vehicle |
CN111284368A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-16 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle and control method |
JP7095580B2 (en) | 2018-12-07 | 2022-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5493466B2 (en) | 2014-05-14 |
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