JP2010272375A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance accuracy of an aperture control of a bypass valve in a fuel cell system. <P>SOLUTION: In the fuel cell system 100 of which the aperture is adjusted by a stepping motor and which includes a bypass valve 26 for bypassing a flow of oxidation gas to a fuel cell 102, a difference between an aperture of the bypass valve 26 instructed by an ECU 110 and an actual aperture of the bypass valve 26 is adjusted based on the pressure of the oxidation gas in the passage of the oxidation gas to the fuel cell 102 during an operation of the system. <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.

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).

特開２００７−２７８１３２号公報JP 2007-278132 A 特開平５−６００２０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-60020

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の全体構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall configuration of a fuel cell system in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるバイパス弁の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bypass valve in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるシステム起動時のバイパス弁の開度調整を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the opening degree adjustment of the bypass valve at the time of system starting in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるシステム回生動作時のバイパス弁の開度調整を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the opening degree adjustment of the bypass valve at the time of system regeneration operation | movement in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるシステム停止時のバイパス弁の開度調整を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the opening degree adjustment of the bypass valve at the time of the system stop in embodiment of this invention.

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 fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell 102, an oxidizing gas supply system 104, a fuel gas supply system 106, a cooling system 108, an electronic control unit (ECU: Electronic). A control unit 110 and a power control unit (PCU) 112 are included.

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 fuel cell 102 is configured by stacking a plurality of unit cells. Each unit cell has a structure in which an air electrode and a fuel electrode are arranged so as to sandwich an electrolyte layer, and the laminate is sandwiched between separators. An oxidizing gas is supplied to the separator on the air electrode side by the oxidizing gas supply system 104. The oxidizing gas is, for example, air. Between the separator on the air electrode side and the air electrode, a flow path for allowing the oxidizing gas to flow is formed, whereby the oxidizing gas is supplied to the air electrode. Further, the fuel gas is supplied to the separator on the fuel electrode side by the fuel gas supply system 106. The fuel gas is, for example, hydrogen gas. A flow path for flowing fuel gas is formed between the separator on the fuel electrode side and the fuel electrode, whereby fuel gas is supplied to the fuel electrode. Electric charges are exchanged between the oxidizing gas and the fuel gas by an electrochemical reaction in the electrolyte layer, and electric power is generated in each unit cell.

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 fuel cell 102 is supplied to the PCU 112. The PCU 112 includes a DC-DC converter, an inverter, a secondary battery, and the like for supplying power to the motor / generator 114. The PCU 112 receives electric power from the fuel cell 102 and drives the motor / generator 114. In addition to the motor / generator 114, the secondary battery 115 is connected to the PCU 112. The secondary battery 115 can be charged with regenerative power when the motor / generator 114 is in a regenerative state.

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 gas supply system 106 includes the fuel gas pump 10 and the gas-liquid separator 11, and supplies the fuel gas to the fuel cell 102. The fuel gas pump 10 supplies fuel gas supplied from a fuel gas cylinder or the like to the fuel cell 102. The fuel gas supply system 106 employs a circulation system, and the fuel gas that has not been consumed in the fuel cell 102 is separated in the gas-liquid separator 11 and recirculated by the fuel gas pump 10. The fuel gas supply system 106 is controlled by a control signal from the ECU 110 to adjust the amount of fuel gas supplied to the fuel cell 102, the supply pressure, and the like. In the present embodiment, a conventional configuration can be applied to the fuel gas supply system 106, and a detailed description thereof will be omitted.

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 cooling system 108 includes a radiator 12, a three-way valve 14, a pump 16, an ion exchanger 18, and the like. The cooling system 108 is used to remove heat generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 102. Circulation is performed in which the refrigerant that has deprived the heat of the fuel cell 102 is supplied to the radiator 12 by the pump 16, and the refrigerant is cooled in the radiator 12 and supplied again to the fuel cell 102. The three-way valve 14 is used for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing to the radiator 12. The refrigerant is purified by the ion exchanger 18. A part of the refrigerant is used for cooling the compressor 22 and the cooler 24 of the oxidizing gas supply system 104. The cooling system 108 is controlled by a control signal from the ECU 110, and the amount of refrigerant supplied to each unit is adjusted. In the present embodiment, a conventional configuration can be applied to the cooling system 108, and thus detailed description thereof is omitted.

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 gas supply system 104 includes an air filter 20, a compressor 22, a cooler 24, a bypass valve 26, a humidifier 28, a supply valve 30, an exhaust valve 32, a humidifier bypass valve 34, a pressure adjustment valve 36, and a pressure sensor 38. , 40.

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 air filter 20 includes a filter for removing fine particles and impurities contained in the oxidizing gas (air) introduced into the oxidizing gas supply system 104. The oxidizing gas purified in the air filter 20 is supplied to the compressor 22. The compressor 22 includes a compressor driven by a motor. The oxidizing gas is adiabatically compressed by the compressor 22 and is sent to the fuel cell 102 via the cooler 24. The rotation start / stop of the compressor 22, the rotation speed, and the like are controlled by a control signal from the ECU 110. The pressure and flow rate of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 102 are adjusted by the bypass valve 26, the humidifier 28, the supply valve 30, the exhaust valve 32, the humidifier bypass valve 34, and the pressure adjustment valve 36.

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 bypass valve 26 is a valve whose opening degree can be adjusted according to an opening degree adjustment signal from the ECU 110. As shown in the sectional view of FIG. 2, the bypass valve 26 includes a housing 50, a stepping motor 52, a motor rod 54, a poppet 56, and a spring 58. The housing 50 has a structure in which the gas inlet 50a and the gas outlet 50b are connected by a flow path. The housing 50 is provided with a valve surface 50c having a convex curved surface inside the flow path. The poppet 56 is a rod-shaped member having a front end portion 56a processed into a shape along the valve surface 50c, and is disposed so as to be capable of stroke so that the front end portion 56a abuts on and separates from the valve surface 50c. A spring 58 is attached to the poppet 56, and the tip 56a is urged to abut against the valve surface 50c when the poppet 56 is not driven by the motor rod 54. The stepping motor 52 is driven by the number of steps (rotation amount) according to the opening degree adjustment signal from the ECU 110, and the rotation is converted into the reciprocating motion of the motor rod 54. As the motor rod 54 reciprocates, the poppet 56 is stroked, and the tip 56a comes into contact with or separates from the valve surface 50c. In this way, the bypass valve 26 is adjusted to an opening degree corresponding to the number of steps (rotation amount) of the stepping motor.

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 bypass valve 26 connects between the intake pipe and the exhaust pipe of the fuel cell 102 so as to flow the oxidizing gas by bypassing the fuel cell 102. By adjusting the opening degree of the bypass valve 26, the flow rate of the oxidizing gas flowing to the fuel cell 102 can be adjusted. The opening degree control of the bypass valve 26 will be described later.

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 humidifier 28 has a function of appropriately humidifying the oxidizing gas by supplying moisture contained in the oxidizing gas discharged from the fuel cell 102 to the oxidizing gas supplied to the fuel cell 102. The supply valve 30 and the exhaust valve 32 are provided in a flow path between the humidifier 28 and the fuel cell 102. The supply valve 30 and the exhaust valve 32 are closed when the supply of the oxidizing gas to the fuel cell 102 is unnecessary, and are opened when the oxidizing gas is supplied to the fuel cell 102. The supply valve 30 and the exhaust valve 32 correspond to shut valves. The supply valve 30 and the exhaust valve 32 are controlled by an open / close signal from the ECU 110. When the pressure difference between the input side and the outlet side becomes higher than a predetermined value in a state where the open signal is received, the supply valve 30 and the exhaust valve 32 are opened. Is closed when the pressure difference is equal to or less than a predetermined value or the open / close signal is a close signal. By controlling the opening and closing of the supply valve 30 and the exhaust valve 32, the oxidizing gas can be supplied to and stopped from the fuel cell 102.

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 fuel cell 102 without being humidified by the humidifier 28, the humidifier bypass valve 34 may be opened and the supply valve 30 may be closed. The opening / closing control of the supply valve 30, the exhaust valve 32, and the humidifier bypass valve 34 will be described later.

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 pressure adjusting valve 36 is provided in the exhaust pipe for oxidizing gas, and adjusts the pressure of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 102 by the oxidizing gas supply system 104. The pressure adjustment valve 36 receives the pressure adjustment signal from the ECU 110 and adjusts the oxidizing gas to a pressure corresponding to the pressure adjustment signal.

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 pressure sensor 38 is provided in a flow path on the upstream side of the bypass valve 26 and the humidifier 28, measures the pressure Pa of the oxidizing gas in the flow path on the upstream side of the bypass valve 26, and outputs the pressure Pa to the ECU 110. The pressure sensor 40 is provided in a flow path downstream of the fuel cell 102 and between the fuel cell 102 and the humidifier 28, and measures the pressure Pb of the oxidizing gas on the output side of the fuel cell 102 and outputs it to the ECU 110. .

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 gas supply system 104 and the fuel gas supply system 106 is exhausted through an exhaust processing unit including a muffler 42 and the like.

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 ECU 110 controls the fuel cell system 100 in an integrated manner. For example, the ECU 110 receives pressure signals from the pressure sensors 38 and 40 and controls the bypass valve 26, the humidifier 28, the supply valve 30, the exhaust valve 32, the humidifier bypass valve 34, and the pressure adjustment valve 36 of the fuel cell system 100. To control the supply amount and supply pressure of the oxidizing gas to the fuel cell 102. ECU 110 is preferably capable of measuring the electromotive force of fuel cell 102. Further, when a secondary battery or the like is connected to the fuel cell 102, the ECU 110 is preferably capable of measuring a state value such as a state of charge (SOC) of the secondary battery. Moreover, it is preferable that ECU110 can access an internal timer or an external timer. Further, the ECU 110 outputs a control signal to the compressor 22 to control the rotation start / stop and the rotation speed of the compressor 22.

＜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 bypass valve 26 in the fuel cell system 100 of the present embodiment will be described. In the present embodiment, during the system operation, the opening degree of the bypass valve 26 and the actual opening degree of the bypass valve 26 commanded by the ECU 110 based on the pressure of the oxidizing gas in the flow path of the oxidizing gas to the fuel cell 102. Process to adjust the difference with. Below, the opening adjustment process at the time of system starting is demonstrated first.

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 bypass valve 26 is a closed state in which the tip end portion 56a contacts the valve surface 50c. In the fuel cell system 100 of the present embodiment, the opening adjustment processing of the bypass valve 26 is performed from this initial state.

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 bypass valve 26 at the time of system startup. Each step in FIG. 3 is performed by controlling the oxidizing gas supply system 104 by a signal output from the ECU 110.

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 fuel cell system 100 is activated. When the fuel cell system 100 is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example, the fuel cell system 100 is activated in accordance with an operation of an ignition key.

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 bypass valve 26 is determined. The ECU 110 determines the opening degree of the bypass valve 26 as the system is started. For example, the opening degree of the bypass valve 26 is set to a predetermined value with respect to when the system is activated.

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 motor 52 corresponding to the determined opening degree of the bypass valve 26 is obtained to control the opening degree of the bypass valve 26. The number of steps is determined by ECU 110. ECU 110 refers to correspondence data (opening-step number map) between the opening and the number of steps stored in the built-in memory or external memory, and reads out the number of steps corresponding to the opening determined in step S12. Corresponding data between the opening degree and the number of steps may be determined appropriately to some extent, for example, may be rated data that is predetermined for each type of bypass valve 26 (stepping motor 52). ECU 110 outputs an opening degree adjustment signal indicating the determined number of steps to bypass valve 26. As a result, the stepping motor 52 of the bypass valve 26 is rotated by the number of steps indicated by the opening adjustment signal, and the bypass valve 26 is adjusted to an opening that will correspond to the opening determined in step S12.

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 compressor 22 is started. ECU 110 outputs a control signal to compressor 22 so as to have a predetermined rotational speed. As a result, the compressor 22 is operated at a predetermined rotational speed.

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 ECU 110 reads the pressure Pa of the oxidizing gas in the flow path upstream of the bypass valve 26 output from the pressure sensor 38.

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 ECU 110 compares the pressure Pa read in step S18 with the pressure upper limit value P1 and the pressure lower limit value P2 that are preset and stored in the built-in memory or the external memory. The pressure upper limit value P1 and the pressure lower limit value P2 indicate a normal range of the pressure Pa of the pressure sensor 38 in the rotation speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26 set in the above processing. If the pressure P is lower than the pressure upper limit value P1 and higher than the pressure lower limit value P2, the process proceeds to step S24, and if not, the process proceeds to step S22.

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 bypass valve 26 has not reached the opening determined in step S12. Is rewritten to increase the number of steps for each opening in the corresponding data. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to open with respect to each opening. On the other hand, when the pressure P is equal to or lower than the pressure upper limit value P2 in step S20, it is assumed that the actual opening of the bypass valve 26 is larger than the opening determined in step S12. Is rewritten to reduce the number of steps for each opening in the corresponding data. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to close more with respect to each opening.

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 ECU 110 and the actual opening of the bypass valve 26 can be set within an allowable range.

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 ECU 110 outputs an open signal to the supply valve 30 and the exhaust valve 32. Here, it is assumed that the humidifier bypass valve 34 is closed. Accordingly, when the inlet side pressures of the supply valve 30 and the exhaust valve 32 become larger than a predetermined value, these valves are opened. In addition, ECU 110 obtains time T 0 at which the shut valve is controlled to open from an internal timer or an external timer for measuring the elapsed time.

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 ECU 110 subtracts the time T 0 from the current time T R and calculates an elapsed time T after the opening control of the shut valves (the supply valve 30 and the exhaust valve 32) in step S24 in step S24. If the elapsed time T is greater than the predetermined time threshold value T1, it is determined that an abnormality has occurred in the opening control of the shut valve, the process is shifted to step S32, and the process when the abnormality occurs is executed. Examples of the process when an abnormality occurs include a process of giving a warning to a user (driver) or switching to an alternative system of the fuel cell 102. If the elapsed time T is less than or equal to the predetermined time threshold value T1, the process proceeds to step S28.

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 ECU 110 reads the pressure Pb of the oxidizing gas in the flow path on the downstream side of the fuel cell 102 output from the pressure sensor 40.

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. ECU 110 determines whether or not the pressure Pb of the oxidizing gas measured in step S28 is larger than a predetermined reference lower limit value P3 and smaller than a reference upper limit value P4. The reference lower limit value P3 and the reference upper limit value P4 are determined based on the rotation speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26 set in the above processing when the supply valve 30 and the exhaust valve 32 are normally opened. The range of the pressure Pb of the oxidizing gas in the flow path on the downstream side of the fuel cell 102 is shown.

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 bypass valve 26 with respect to the opening adjustment signal in the ECU 110.

＜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 bypass valve 26 when the regenerative brake power is consumed will be described. When the SOC of the secondary battery is larger than a predetermined reference value during system power regeneration in the fuel cell system 100 and the regenerative power cannot be used for charging the secondary battery, the regenerative power is used as drive power for the compressor 22. At that time, an opening adjustment process of the bypass valve 26 is performed.

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 bypass valve 26 when the regenerative brake power of the motor / generator 114 is consumed. Each step in FIG. 4 is performed by controlling the oxidizing gas supply system 104 and the like by a signal output from the ECU 110.

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 fuel cell 102 is determined. The ECU 110 measures the electromotive force of the fuel cell 102 and determines whether the fuel cell 102 is in a power generation state or a regeneration state. If the fuel cell 102 is in the power generation state, the process proceeds to step S42 and normal power generation control is performed. If the fuel cell 102 is in the regenerative state, the process proceeds to step S44.

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 ECU 110 measures the SOC of the secondary battery that can be charged from the fuel cell 102, and determines whether it is smaller than the upper limit value α that can be charged. If the SOC of the secondary battery is smaller than the upper limit value α, the process proceeds to step S46, and a normal secondary battery charging process using regenerative power is performed. If the SOC of the secondary battery is greater than or equal to the upper limit value α, the process proceeds to step S48.

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 ECU 110 calculates the power to be consumed according to the regenerative power, and obtains the power consumption and the rotation speed of the compressor 22 corresponding to the power consumption (corresponding to the flow rate of the oxidizing gas supplied to the fuel cell 102). For example, correspondence data between power consumption and the number of rotations of the compressor 22 corresponding to the power consumption is stored in advance in the internal memory or the external memory of the ECU 110, and the compressor 22 corresponding to the power to be consumed among the regenerative power is stored. Determine the number of revolutions.

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 bypass valve 26 is determined. ECU 110 determines the opening degree of bypass valve 26 according to the rotational speed of compressor 22 obtained in step S48. Thereby, the opening degree of the bypass valve 26 is also set to a value corresponding to the target value of the power to be consumed in the regenerative power. For example, the opening degree of the bypass valve 26 can be determined with reference to correspondence data between the rotation speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26. Correspondence data between the rotational speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26 is determined in advance by the configuration of the fuel cell system 100 and may be stored in the internal memory or the external memory of the ECU 110.

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 bypass valve 26 is controlled by obtaining the number of steps of the stepping motor 52 corresponding to the determined opening degree of the bypass valve 26. The number of steps is determined by ECU 110. ECU 110 refers to correspondence data (opening-step number map) between the opening and the number of steps stored in the built-in memory or external memory, and reads out the number of steps corresponding to the opening determined in step S50. Corresponding data between the opening degree and the number of steps may be determined in advance as appropriate data to some extent. For example, the rating data predetermined for each type of the bypass valve 26 (stepping motor 52) or the opening degree when the system is activated. The adjusted data may be used. ECU 110 outputs an opening degree adjustment signal indicating the determined number of steps to bypass valve 26. As a result, the stepping motor 52 of the bypass valve 26 is rotated by the number of steps indicated by the opening adjustment signal, and the bypass valve 26 is adjusted to an opening that will correspond to the opening determined in step S50.

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 ECU 110 adjusts the pressure of the oxidizing gas so that the pressure of the oxidizing gas is in the range between the pressure lower limit value P5 and the pressure upper limit value P6 at the rotational speed of the compressor 22 obtained in step S48 and the opening degree of the bypass valve 26 obtained in step S50. The adjustment valve 36 is adjusted. Thereby, the opening degree of the pressure regulating valve 36 is also set to a value corresponding to the target value of the power to be consumed in the regenerative power. For example, an adjustment value of the pressure adjustment valve 36 that is in the range of the pressure lower limit value P5 and the pressure upper limit value P6 is obtained in advance in association with the rotation speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26, and the internal memory of the ECU 110 Alternatively, it may be stored in an external memory. More specifically, the pressure regulating valve 36 may be completely closed.

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 compressor 22 is started. ECU 110 outputs a control signal to compressor 22 such that the rotational speed obtained in step S48 is obtained. As a result, the compressor 22 is operated at the rotational speed determined in step S48.

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 ECU 110 reads the pressure Pa of the oxidizing gas in the flow path upstream of the bypass valve 26 output from the pressure sensor 38.

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 ECU 110 compares the pressure Pa read in step S18 with the pressure lower limit value P5 and the pressure upper limit value P6 that are preset and stored in the built-in memory or the external memory. When the pressure Pa is lower than the pressure upper limit value P6 and higher than the pressure lower limit value P5, the processing is returned to step S40, and the processing from step S40 is repeated. Otherwise, the process proceeds to step S62.

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 bypass valve 26 has not reached the opening determined in step S50. Is rewritten to increase the number of steps for each opening in the corresponding data. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to open with respect to each opening. On the other hand, when the pressure Pa is equal to or lower than the pressure upper limit value P5 in step S60, it is assumed that the actual opening of the bypass valve 26 is larger than the opening determined in step S50. Is rewritten to reduce the number of steps for each opening in the corresponding data. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to close more with respect to each opening.

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 bypass valve 26 with respect to the opening adjustment signal in the ECU 110.

＜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 bypass valve 26 when the system is stopped will be described. FIG. 5 shows a flowchart of the opening adjustment process of the bypass valve 26 when the system is stopped. Each step in FIG. 5 is performed by controlling the oxidizing gas supply system 104 and the like by a signal output from the ECU 110.

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 fuel cell system 100. When the fuel cell system 100 is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example, the system stop is instructed in accordance with an operation of an ignition key. When the ECU 110 receives an instruction to stop the system, the ECU 110 performs a scavenging process for removing moisture and the like in the fuel cell 102. Since the scavenging process is the same as the conventional method, a detailed description thereof is omitted.

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 bypass valve 26 is determined. ECU110 determines the opening degree of bypass valve 26 with a system stop. For example, the opening degree of the bypass valve 26 is set to a predetermined value with respect to when the system is stopped.

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 bypass valve 26 is controlled by obtaining the number of steps of the stepping motor 52 corresponding to the determined opening degree of the bypass valve 26. The number of steps is determined by ECU 110. ECU 110 refers to correspondence data (opening-step number map) between the opening and the number of steps stored in the built-in memory or external memory, and reads out the number of steps corresponding to the opening determined in step S72. Corresponding data between the opening degree and the number of steps may be determined appropriately to some extent. For example, rating data predetermined for each type of bypass valve 26 (stepping motor 52), system start-up time, or regenerative operation The above-mentioned data adjusted for the opening degree may be used. ECU 110 outputs an opening degree adjustment signal indicating the determined number of steps to bypass valve 26. As a result, the stepping motor 52 of the bypass valve 26 is rotated by the number of steps indicated by the opening adjustment signal, and the bypass valve 26 is adjusted to an opening that will correspond to the opening determined in step S72.

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 ECU 110 adjusts the pressure of the oxidizing gas so that the pressure of the oxidizing gas is in the range between the pressure lower limit value P7 and the pressure upper limit value P8 at the rotation speed of the compressor 22 set in step S78 and the opening degree of the bypass valve 26 determined in step S72. The adjustment valve 36 is adjusted. For example, an adjustment value of the pressure adjustment valve 36 that is in the range of the pressure lower limit value P7 and the pressure upper limit value P8 is obtained in advance in association with the rotation speed of the compressor 22 and the opening degree of the bypass valve 26, and the internal memory of the ECU 110 Alternatively, it may be stored in an external memory. More specifically, the pressure regulating valve 36 may be completely closed.

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 compressor 22 is started. ECU 110 outputs a control signal to compressor 22 so as to have a predetermined rotational speed. As a result, the compressor 22 is operated at a predetermined rotational speed.

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 ECU 110 reads the pressure Pa of the oxidizing gas in the flow path upstream of the bypass valve 26 output from the pressure sensor 38.

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 ECU 110 compares the pressure Pa read in step S80 with the pressure lower limit value P7 preset and stored in the internal memory or the external memory, and the pressure upper limit value P8. If the pressure Pa is lower than the pressure upper limit value P8 and higher than the pressure lower limit value P7, the process proceeds to step S86, and if not, the process proceeds to step S84.

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 bypass valve 26 has not reached the opening determined in step S72. Is rewritten to increase the number of steps for each opening in the corresponding data. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to open with respect to each opening. On the other hand, when the pressure Pa is equal to or lower than the pressure upper limit value P7 in step S82, it is assumed that the actual opening of the bypass valve 26 is larger than the opening determined in step S72. The number of steps for each opening in the corresponding data is reduced. That is, the correspondence data between the opening and the number of steps is shifted so that the bypass valve 26 tends to close more with respect to each opening.

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 ECU 110 and the actual opening of the bypass valve 26 can be set within an allowable range.

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. ECU 110 outputs a close signal to supply valve 30. Here, it is assumed that the humidifier bypass valve 34 is closed. As a result, when the pressure on the inlet side of the supply valve 30 becomes a predetermined value or less, the supply valve 30 is closed. Further, the ECU 110 obtains a time T 0 when the shut valve is controlled to be closed from an internal timer or an external timer for measuring the elapsed time.

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 ECU 110 subtracts the time T 0 from the current time T R and calculates an elapsed time T after the shut valve (supply valve 30) is closed in step S86. If the elapsed time T is larger than the predetermined time threshold value T2, it is determined that an abnormality has occurred in the shut valve closing control, the process proceeds to step S90, and the process when the abnormality occurs is executed. Examples of the process when an abnormality occurs include a process of giving a warning to a user (driver) or switching to an alternative system of the fuel cell 102. If the elapsed time T is less than or equal to the predetermined time threshold T2, the process proceeds to step S92.

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 ECU 110 reads the pressure Pb of the oxidizing gas in the flow path on the downstream side of the fuel cell 102 output from the pressure sensor 40.

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 ECU 110 determines whether or not the pressure Pb of the oxidizing gas measured in step S92 is within a range from a predetermined reference lower limit value P9 to a reference upper limit value P10. When the pressure Pb is in the range from the reference lower limit value P9 to the reference upper limit value P10, it is assumed that the shut valve (supply valve 30) is operating normally, and the process proceeds to step S96. On the other hand, when the pressure Pb is equal to or lower than the reference value P9 or equal to or higher than the reference value P10, the process returns to step S88, and the processes of steps S88 to S94 are repeated.

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. ECU 110 outputs a close signal to exhaust valve 32. Thus, when the pressure on the inlet side of the exhaust valve 32 becomes a predetermined value or less, the exhaust valve 32 is closed.

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 bypass valve 26 with respect to the opening adjustment signal in the ECU 110.

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 SYMBOLS 10 Fuel gas pump, 11 Gas-liquid separator, 12 Radiator, 14 Three-way valve, 16 Pump, 18 Ion exchanger, 20 Air filter, 22 Compressor, 24 Cooler, 26 Bypass valve, 28 Humidifier, 30 Supply valve , 32 Exhaust valve, 34 Humidifier bypass valve, 36 Pressure adjustment valve, 38, 40 Pressure sensor, 42 Muffler, 50 Housing, 50a Gas inlet, 50b Gas outlet, 50c Valve face, 52 Stepping motor, 54 Motor rod, 56 Poppet , 56a Tip, 100 Fuel cell system, 102 Fuel cell, 104 Oxidizing gas supply system, 106 Fuel gas supply system, 108 Cooling system, 114 Motor generator, 115 Secondary battery.

Claims (8)

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。 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. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項４に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項４又は５に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
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. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
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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