JP2012003956A

JP2012003956A - Method for controlling supply amount of cathode gas to fuel cell system and fuel cell and method for measuring supply amount of cathode gas to fuel cell

Info

Publication number: JP2012003956A
Application number: JP2010138148A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takeshita; 昌宏竹下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2012-01-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique by which a supply amount of reactant gas to a fuel cell can be controlled.SOLUTION: A fuel cell system 100 comprises: an air flow meter 33 which measures a supply amount of cathode gas; and a trapped-moisture-amount measuring unit 42 which traps a part of moisture included in cathode exhaust gas and measures an amount of the trapped moisture. A control unit 20 determines a target supply amount of the cathode gas which is supplied to a fuel cell 10 in response to a request from an external load 200, and controls the supply amount of the cathode gas discharged by an air compressor 32 based on a value measured by the air flow meter 33 so as to supply the cathode gas of the target supply amount to the fuel cell. In this control process, the control unit 20 controls so as to compensate for a measurement error in the air flow meter 33, with respect to a supply amount of the cathode gas which is obtained based on the amount of the moisture trapped in the cathode exhaust gas by the trapped-moisture-amount measuring unit 42.

Description

この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池システムは、燃料電池に反応ガスを供給して発電させ、外部負荷の要求に応じた電力を出力する（下記特許文献１など）。一般に、燃料電池システムでは、反応ガスのうちのカソードガスについては、エアフロメータなどの流量計によって、その流量を計測し、その計測値に基づいて燃料電池に対する供給量を制御する。しかし、流量計は、経年劣化などによって、その計測精度が低下し、計測誤差を生じる場合があり、カソードガスの供給量が適切に制御されない場合があった。 A fuel cell system supplies a reaction gas to a fuel cell to generate electric power, and outputs electric power according to a request from an external load (Patent Document 1 below). Generally, in the fuel cell system, the cathode gas of the reaction gas is measured by a flow meter such as an air flow meter, and the supply amount to the fuel cell is controlled based on the measured value. However, the flowmeter may have a measurement accuracy that is deteriorated due to aging or the like, resulting in a measurement error, and the supply amount of the cathode gas may not be appropriately controlled.

特開２００９−２５２５５２号公報JP 2009-252552 A 特開２００８−１２５２１４号公報JP 2008-125214 A 特開２００４−２８８４９１号公報JP 2004-288491 A

本発明は、燃料電池に対する反応ガスの供給量を適切に制御できる技術を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the technique which can control appropriately the supply amount of the reactive gas with respect to a fuel cell.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］
外部負荷の要求に応じて発電電力を出力する燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池に対してカソードガスを供給するカソードガス供給源と、前記カソードガス供給源が送り出すカソードガスの量を計測するガス送出量計測部と、気液分離構造によってカソード排ガスから分離した水分をトラップし、トラップした水分量を計測する捕水量計測部と、前記外部負荷の要求に応じて前記燃料電池に対するカソードガスの目標供給量を設定し、前記目標供給量のカソードガスが前記燃料電池に供給されるように、前記ガス送出量計測部の計測値に基づいて、前記カソードガス供給源が送り出すカソードガスの量を制御するカソードガス量制御処理を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行したときのカソードガスの供給量と前記捕水量計測部の計測値との間の対応関係を、予め記憶しており、前記制御部は、前記燃料電池に前記基準運転を実行させて、前記ガス送出量計測部の計測値と前記捕水量計測部の計測値とを取得するとともに、前記対応関係を用いて、前記捕水量計測部の計測値に対するカソードガスの供給量である供給量基準値を取得することにより、前記供給量基準値と前記ガス送出量計測部の計測値との差を前記ガス送出量計測部の計測値の誤差として求め、前記カソードガス量制御処理において、前記誤差が補償されるように、前記カソードガス供給源が送り出すカソードガスの量を調整する、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、基準運転において取得される送出量計測部の計測値と捕水量計測部の計測値に基づくカソードガスの量との差から、ガス送出量計測部の計測誤差が求められる。そして、外部負荷の要求に応じた通常の運転において、その計測誤差が補償されるように、カソードガスの供給量の制御が実行される。従って、燃料電池に対する反応ガスの供給量が適切に制御される。 [Application Example 1]
A fuel cell system that outputs generated power in response to a request from an external load, comprising: a fuel cell; a cathode gas supply source that supplies a cathode gas to the fuel cell; and a cathode gas that the cathode gas supply source sends out A gas delivery amount measuring unit for measuring the amount, a water amount measuring unit for trapping moisture separated from the cathode exhaust gas by the gas-liquid separation structure, and measuring the trapped moisture amount, and the fuel cell according to the demand of the external load The cathode gas supply source sends out the cathode gas based on the measurement value of the gas delivery amount measuring unit so that the target supply amount of the cathode gas is set to the fuel cell and the cathode gas of the target supply amount is supplied to the fuel cell. A control unit that executes a cathode gas amount control process for controlling the amount of gas, and the control unit sets the fuel cell under a preset condition. The correspondence relationship between the supply amount of the cathode gas and the measurement value of the water trapping amount measurement unit when the reference operation is changed is stored in advance, and the control unit performs the reference operation on the fuel cell. The measurement value of the gas delivery amount measurement unit and the measurement value of the water capture amount measurement unit are acquired, and using the correspondence, the supply amount of the cathode gas with respect to the measurement value of the water capture amount measurement unit By obtaining a supply amount reference value, a difference between the supply amount reference value and the measurement value of the gas delivery amount measurement unit is obtained as an error of the measurement value of the gas delivery amount measurement unit, and the cathode gas amount control process In the fuel cell system, the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source is adjusted so that the error is compensated.
According to this fuel cell system, the measurement error of the gas delivery amount measurement unit is obtained from the difference between the measurement value of the delivery amount measurement unit acquired in the reference operation and the amount of cathode gas based on the measurement value of the water capture amount measurement unit. It is done. Then, in the normal operation according to the request of the external load, the supply amount of the cathode gas is controlled so that the measurement error is compensated. Therefore, the supply amount of the reaction gas to the fuel cell is appropriately controlled.

［適用例２］
適用例１記載の燃料電池システムであって、前記基準運転は、前記燃料電池に予め設定された量のカソードガスを供給し、予め設定された発電量を出力させる運転を含む、燃料電池システム。
この燃料電池システムによれば、基準運転実行時におけるカソードガスの供給量と捕水量計測部の計測値との間の対応関係を容易に取得することができる。従って、捕水量計測部の計測値に基づき、より正確なカソードガスの供給量を取得することが可能となる。 [Application Example 2]
The fuel cell system according to Application Example 1, wherein the reference operation includes an operation of supplying a preset amount of cathode gas to the fuel cell and outputting a preset power generation amount.
According to this fuel cell system, it is possible to easily acquire the correspondence between the supply amount of the cathode gas and the measured value of the water trapping amount measurement unit at the time of executing the reference operation. Therefore, it is possible to acquire a more accurate supply amount of the cathode gas based on the measurement value of the water capture amount measuring unit.

［適用例３］
カソードガス供給源から燃料電池に供給されるカソードガスの供給量を制御する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転する基準運転を実行し、前記カソードガス供給源が送り出すカソードガスの量を計測するとともに、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスから、気液分離構造によって分離した水分をトラップし、トラップされた水分量を計測する工程と、
（ｂ）予め準備された、前記基準運転の実行時におけるカソードガスの供給量と前記トラップされた水分量との間の対応関係を用いて、前記トラップされた水分量に対するカソードガスの供給量である供給量基準値を取得する工程と、
（ｃ）前記燃料電池に対するカソードガスの目標供給量を設定し、前記工程（ａ）において計測したカソードガスの量と、前記工程（ｂ）において取得した供給量基準値との差として求められる計測誤差を補償しつつ、前記目標供給量のカソードガスが供給されるように、前記カソードガス供給源が送り出すカソードガスの量の計測値に基づいて、前記カソードガス供給源を制御する工程と、
を備える、方法。 [Application Example 3]
A method for controlling a supply amount of cathode gas supplied to a fuel cell from a cathode gas supply source,
(A) A reference operation for operating the fuel cell under a preset condition is performed, the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source is measured, and a gas liquid is detected from the cathode exhaust gas discharged from the fuel cell. A step of trapping moisture separated by the separation structure and measuring the amount of trapped moisture;
(B) The cathode gas supply amount with respect to the trapped moisture amount is prepared using the correspondence relationship between the cathode gas supply amount and the trapped moisture amount at the time of execution of the reference operation. Obtaining a supply reference value;
(C) A target supply amount of cathode gas to the fuel cell is set, and a measurement obtained as a difference between the amount of cathode gas measured in the step (a) and the supply amount reference value acquired in the step (b). Controlling the cathode gas supply source based on a measured value of the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source so that the target supply amount of cathode gas is supplied while compensating for an error;
A method comprising:

［適用例４］
カソードガス供給源から燃料電池に供給されるカソードガスの供給量を測定する方法であって、
（ａ）前記燃料電池を予め設定された条件で運転し、前記燃料電池から排出されたカソード排ガスから、気液分離構造によって分離した水分をトラップし、トラップされた水分量を計測する工程と、
（ｂ）予め準備された、カソードガスの供給量と前記トラップされた水分量との間の対応関係を用いて、前記トラップされた水分量に対するカソードガスの供給量を取得する工程と、
を備える、方法。
この方法によれば、カソード排ガスからトラップした水分量に基づいて、カソードガス供給源が送り出したカソードガスの量を計測することができる。この計測値を用いれば、カソードガスの供給量の制御をより、容易かつ適切に実行することができる。 [Application Example 4]
A method for measuring a supply amount of cathode gas supplied to a fuel cell from a cathode gas supply source,
(A) operating the fuel cell under preset conditions, trapping moisture separated by a gas-liquid separation structure from the cathode exhaust gas discharged from the fuel cell, and measuring the trapped moisture amount;
(B) using a correspondence relationship between the cathode gas supply amount and the trapped moisture amount prepared in advance, obtaining a cathode gas supply amount with respect to the trapped moisture amount;
A method comprising:
According to this method, the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source can be measured based on the amount of water trapped from the cathode exhaust gas. If this measured value is used, the supply amount of the cathode gas can be controlled more easily and appropriately.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システム、その燃料電池システムにおいて実行される制御方法、それらのシステムまたは方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、その燃料電池システムを搭載する車両等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, a fuel cell system, a control method executed in the fuel cell system, a computer program for realizing the system or method, and the computer It can be realized in the form of a recording medium on which the program is recorded, a vehicle equipped with the fuel cell system, and the like.

燃料電池システムの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a fuel cell system. 燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。Schematic which shows the electrical structure of a fuel cell system. 燃料電池システムにおける燃料電池に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the control processing of the supply amount of the cathode gas with respect to the fuel cell in a fuel cell system. エアフロメータの計測誤差を補償するための計測誤差補償処理の処理手順を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process sequence of the measurement error compensation process for compensating the measurement error of an air flow meter. 捕水量計測部の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of a captured water amount measurement part. エア供給量基準値の取得処理を説明するための説明図と、回転数決定マップの補正処理を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the acquisition process of an air supply amount reference value, and explanatory drawing for demonstrating the correction process of a rotation speed determination map. 第２実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the fuel cell system as 2nd Example. 第２実施例におけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the control processing of the supply amount of the cathode gas in 2nd Example.

A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、制御部２０と、カソードガス供給部３０と、カソードガス排出部４０と、アノードガス供給部５０と、アノードガス循環排出部６０と、冷媒供給部７０とを備える。 A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell system as an embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, a control unit 20, a cathode gas supply unit 30, a cathode gas discharge unit 40, an anode gas supply unit 50, an anode gas circulation discharge unit 60, and a refrigerant supply unit 70. With.

燃料電池１０は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池１０は、単セルとも呼ばれる複数の発電体が積層されたスタック構造を有する。各単セルは、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜の両側に電極が配置された膜電極接合体を有する。なお、燃料電池１０としては、固体高分子型燃料電池に限らず、種々のタイプの燃料電池を採用することが可能である。 The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen (anode gas) and air (cathode gas) as reaction gases. The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of power generators called single cells are stacked. Each single cell has a membrane electrode assembly in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte membrane showing good proton conductivity in a wet state. The fuel cell 10 is not limited to a polymer electrolyte fuel cell, and various types of fuel cells can be employed.

制御部２０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部２０は、外部負荷２００からの出力電力の要求を受け付け、その要求に応じて、以下に説明する燃料電池システム１００の各構成部を制御し、燃料電池１０に発電させる。 The control unit 20 is configured by a microcomputer including a central processing unit and a main storage device. The control unit 20 receives a request for output power from the external load 200, and controls each component of the fuel cell system 100 described below to cause the fuel cell 10 to generate power in response to the request.

カソードガス供給部３０は、カソードガス配管３１と、エアコンプレッサ３２と、エアフロメータ３３と、開閉弁３４とを備える。カソードガス配管３１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管である。エアコンプレッサ３２は、カソードガス配管３１を介して燃料電池１０と接続されている。エアコンプレッサ３２は、制御部２０からの指令により、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池１０に供給する。 The cathode gas supply unit 30 includes a cathode gas pipe 31, an air compressor 32, an air flow meter 33, and an on-off valve 34. The cathode gas pipe 31 is a pipe connected to the cathode side of the fuel cell 10. The air compressor 32 is connected to the fuel cell 10 via the cathode gas pipe 31. The air compressor 32 supplies air compressed by taking in outside air to the fuel cell 10 as cathode gas according to a command from the control unit 20.

エアフロメータ３３は、エアコンプレッサ３２の上流側において、エアコンプレッサ３２が取り込む外気の量を計測し、制御部２０に送信する。このエアフロメータ３３の計測値は、エアコンプレッサ３２が送り出すカソードガスの量を表している。制御部２０は、この計測値に基づいて、燃料電池１０に対するカソードガスの供給量を制御するが、その詳細については後述する。 The air flow meter 33 measures the amount of outside air taken in by the air compressor 32 on the upstream side of the air compressor 32, and transmits it to the control unit 20. The measured value of the air flow meter 33 represents the amount of cathode gas sent out by the air compressor 32. The control unit 20 controls the supply amount of the cathode gas to the fuel cell 10 based on this measurement value, and details thereof will be described later.

開閉弁３４は、エアコンプレッサ３２と燃料電池１０との間に設けられており、カソードガス配管３１におけるカソードガスの流れに応じて開閉する。具体的には、開閉弁３４は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサ３２から所定の圧力を有する空気がカソードガス配管３１に供給されたときに開く。 The on-off valve 34 is provided between the air compressor 32 and the fuel cell 10 and opens and closes according to the cathode gas flow in the cathode gas piping 31. Specifically, the on-off valve 34 is normally closed and opens when air having a predetermined pressure is supplied from the air compressor 32 to the cathode gas pipe 31.

カソードガス排出部４０は、カソード排ガス配管４１と、捕水量計測部４２と、調圧弁４３と、圧力計測部４４とを備える。カソード排ガス配管４１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管であり、カソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと排出する。 The cathode gas discharge unit 40 includes a cathode exhaust gas pipe 41, a captured water amount measurement unit 42, a pressure regulating valve 43, and a pressure measurement unit 44. The cathode exhaust gas pipe 41 is a pipe connected to the cathode side of the fuel cell 10, and discharges the cathode exhaust gas to the outside of the fuel cell system 100.

捕水量計測部４２は、カソード排ガス配管４１に設けられており、カソード排ガス中に含まれる水分の一部をトラップし、トラップされた水分の量を制御部２０に送信する。制御部２０は、この捕水量計測部４２から受信した計測値を用いて、エアフロメータ３３の計測誤差を検出する。この計測誤差を検出するための処理の具体的な内容については、後述する。なお、捕水量計測部４２は、トラップした水分を排出するための排水配管４２４と、排水配管４２４からの排水を制御するための排水弁４２５とを有している。その他の捕水量計測部４２の具体的な構成については後述する。 The captured water amount measuring unit 42 is provided in the cathode exhaust gas pipe 41, traps a part of the moisture contained in the cathode exhaust gas, and transmits the trapped moisture amount to the control unit 20. The control unit 20 detects a measurement error of the air flow meter 33 using the measurement value received from the water capture amount measurement unit 42. Specific contents of the process for detecting the measurement error will be described later. The water capture amount measuring unit 42 includes a drain pipe 424 for discharging trapped moisture and a drain valve 425 for controlling drainage from the drain pipe 424. The specific configuration of the other captured water amount measuring unit 42 will be described later.

調圧弁４３は、カソード排ガス配管４１において、捕水量計測部４２の下流側に設けられており、制御部２０が、その開度を制御する。圧力計測部４４は、カソード排ガス配管４１において、燃料電池１０と捕水量計測部４２との間に設けられており、燃料電池１０の出口側の圧力（背圧）を計測し、その計測値を制御部２０に送信する。制御部２０は、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整することにより、燃料電池１０のカソードにおける圧力を制御する。 The pressure regulating valve 43 is provided on the cathode exhaust gas pipe 41 on the downstream side of the water capture amount measuring unit 42, and the control unit 20 controls the opening degree. The pressure measuring unit 44 is provided between the fuel cell 10 and the water capturing amount measuring unit 42 in the cathode exhaust gas pipe 41, measures the pressure (back pressure) on the outlet side of the fuel cell 10, and calculates the measured value. Transmit to the control unit 20. The control unit 20 controls the pressure at the cathode of the fuel cell 10 by adjusting the opening of the pressure regulating valve 43 based on the measurement value of the pressure measurement unit 44.

アノードガス供給部５０は、アノードガス配管５１と、水素タンク５２と、開閉弁５３と、レギュレータ５４と、インジェクタ５５とを備える。水素タンク５２は、アノードガス配管５１を介して燃料電池１０のアノードと接続されており、タンク内に充填された水素を燃料電池１０に供給する。なお、燃料電池システム１００は、水素タンク５２に換えて、炭化水素系の燃料を改質して水素を生成する改質部を、水素の供給源として備えているものとしても良い。 The anode gas supply unit 50 includes an anode gas pipe 51, a hydrogen tank 52, an on-off valve 53, a regulator 54, and an injector 55. The hydrogen tank 52 is connected to the anode of the fuel cell 10 through the anode gas pipe 51, and supplies hydrogen filled in the tank to the fuel cell 10. The fuel cell system 100 may include a reforming unit that reforms a hydrocarbon-based fuel to generate hydrogen instead of the hydrogen tank 52 as a hydrogen supply source.

アノードガス配管５１には、開閉弁５３、レギュレータ５４、インジェクタ５５が、この順序で、上流側（水素タンク５２側）から設けられている。開閉弁５３は、制御部２０からの指令により開閉し、水素タンク５２からインジェクタ５５の上流側への水素の流入を制御する。レギュレータ５４は、インジェクタ５５の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部２０によって制御されている。インジェクタ５５は、制御部２０によって設定された駆動周期や開弁時間に応じて、弁体が電磁的に駆動する電磁駆動式の開閉弁である。制御部２０は、インジェクタ５５の駆動周期や開弁時間を制御することによって、燃料電池１０に供給される水素量を制御する。 The anode gas pipe 51 is provided with an on-off valve 53, a regulator 54, and an injector 55 in this order from the upstream side (hydrogen tank 52 side). The on-off valve 53 opens and closes according to a command from the control unit 20 and controls the inflow of hydrogen from the hydrogen tank 52 to the upstream side of the injector 55. The regulator 54 is a pressure reducing valve for adjusting the hydrogen pressure on the upstream side of the injector 55, and its opening degree is controlled by the control unit 20. The injector 55 is an electromagnetically driven on / off valve in which the valve element is electromagnetically driven in accordance with the driving cycle and valve opening time set by the control unit 20. The control unit 20 controls the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 10 by controlling the drive cycle and valve opening time of the injector 55.

アノードガス循環排出部６０は、アノード排ガス配管６１と、気液分離部６２と、アノードガス循環配管６３と、水素循環用ポンプ６４と、アノード排水配管６５と、排水弁６６とを備える。アノード排ガス配管６１は、燃料電池１０のアノードの出口と気液分離部６２とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガス（水素や窒素など）を含むアノード排ガスを気液分離部６２へと誘導する。 The anode gas circulation discharge unit 60 includes an anode exhaust gas pipe 61, a gas-liquid separator 62, an anode gas circulation pipe 63, a hydrogen circulation pump 64, an anode drain pipe 65, and a drain valve 66. The anode exhaust gas pipe 61 is a pipe that connects the outlet of the anode of the fuel cell 10 and the gas-liquid separator 62, and anode exhaust gas containing unreacted gas (such as hydrogen and nitrogen) that has not been used for power generation reaction. Guide to the gas-liquid separator 62.

気液分離部６２は、アノードガス循環配管６３と、アノード排水配管６５とに接続されている。気液分離部６２は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス循環配管６３へと誘導し、水分についてはアノード排水配管６５へと誘導する。アノードガス循環配管６３は、アノードガス配管５１のインジェクタ５５より下流に接続されている。アノードガス循環配管６３には、水素循環用ポンプ６４が設けられており、気液分離部６２において分離された気体成分に含まれる水素を、アノードガス配管５１へと循環させる。 The gas-liquid separator 62 is connected to the anode gas circulation pipe 63 and the anode drain pipe 65. The gas-liquid separator 62 separates the gas component and moisture contained in the anode exhaust gas, guides the gas component to the anode gas circulation pipe 63, and guides the moisture to the anode drain pipe 65. The anode gas circulation pipe 63 is connected downstream of the injector 55 of the anode gas pipe 51. The anode gas circulation pipe 63 is provided with a hydrogen circulation pump 64 that circulates hydrogen contained in the gas component separated in the gas-liquid separator 62 to the anode gas pipe 51.

アノード排水配管６５は、気液分離部６２において分離された水分を燃料電池システム１００の外部へと排出するための配管である。排水弁６６は、アノード排水配管６５に設けられており、制御部２０からの指令に応じて開閉する。制御部２０は、燃料電池システム１００の運転中は、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングや、アノード排ガス中の不活性ガスの排出タイミングで、排水弁６６を開く。 The anode drain pipe 65 is a pipe for discharging the water separated in the gas-liquid separator 62 to the outside of the fuel cell system 100. The drain valve 66 is provided in the anode drain pipe 65 and opens and closes according to a command from the control unit 20. During operation of the fuel cell system 100, the control unit 20 normally closes the drain valve 66, and sets the drain valve 66 at a predetermined drain timing set in advance or a discharge timing of the inert gas in the anode exhaust gas. open.

冷媒供給部７０は、冷媒用配管７１と、ラジエータ７２と、冷媒循環用ポンプ７３と、２つの冷媒温度計測部７４，７５とを備える。冷媒用配管７１は、燃料電池１０に設けられた冷媒用の入口マニホールドと出口マニホールドとを連結する配管であり、燃料電池１０を冷却するための冷媒を循環させる。ラジエータ７２は、冷媒用配管７１に設けられており、冷媒用配管７１を流れる冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。 The refrigerant supply unit 70 includes a refrigerant pipe 71, a radiator 72, a refrigerant circulation pump 73, and two refrigerant temperature measurement units 74 and 75. The refrigerant pipe 71 is a pipe connecting the refrigerant inlet manifold and the outlet manifold provided in the fuel cell 10, and circulates a refrigerant for cooling the fuel cell 10. The radiator 72 is provided in the refrigerant pipe 71 and cools the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 71 and the outside air.

冷媒循環用ポンプ７３は、冷媒用配管７１において、ラジエータ７２より下流側（燃料電池１０の冷媒入口側）に設けられており、ラジエータ７２において冷却された冷媒を燃料電池１０に送り出す。２つの冷媒温度計測部７４，７５はそれぞれ、冷媒用配管７１において、燃料電池１０の冷媒出口の近傍と、冷媒入口の近傍とに設けられており、計測値を制御部２０へと送信する。制御部２０は、２つの冷媒温度計測部７４，７５のそれぞれの計測値の差から燃料電池１０の運転温度を検出し、その検出結果に基づき、冷媒循環用ポンプ７３が送り出す冷媒量を制御することにより、燃料電池１０の運転温度を調整する。 The refrigerant circulation pump 73 is provided downstream of the radiator 72 (in the refrigerant inlet side of the fuel cell 10) in the refrigerant pipe 71, and sends the refrigerant cooled in the radiator 72 to the fuel cell 10. The two refrigerant temperature measuring units 74 and 75 are provided in the refrigerant pipe 71 in the vicinity of the refrigerant outlet of the fuel cell 10 and in the vicinity of the refrigerant inlet, respectively, and transmit measured values to the control unit 20. The control unit 20 detects the operating temperature of the fuel cell 10 from the difference between the measured values of the two refrigerant temperature measuring units 74 and 75, and controls the amount of refrigerant sent out by the refrigerant circulation pump 73 based on the detection result. As a result, the operating temperature of the fuel cell 10 is adjusted.

図２は、燃料電池システム１００の電気的構成を示す概略図である。燃料電池システム１００は、さらに、二次電池８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、ＤＣ／ＡＣインバータ８３とを備える。燃料電池１０は、直流電源ラインＤＣＬを介してＤＣ／ＡＣインバータ８３に接続されている。二次電池８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して直流電源ラインＤＣＬに接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、外部負荷２００に接続されている。なお、燃料電池システム１００では、燃料電池１０と二次電池８１とが出力する電力の一部を、燃料電池システム１００を構成する各補機類を駆動するために用いるが、そのための配線の図示および説明は省略する。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of the fuel cell system 100. The fuel cell system 100 further includes a secondary battery 81, a DC / DC converter 82, and a DC / AC inverter 83. The fuel cell 10 is connected to a DC / AC inverter 83 via a DC power supply line DCL. The secondary battery 81 is connected to the DC power supply line DCL via the DC / DC converter 82. The DC / AC inverter 83 is connected to the external load 200. In the fuel cell system 100, a part of the electric power output from the fuel cell 10 and the secondary battery 81 is used to drive each auxiliary machine constituting the fuel cell system 100. The description is omitted.

二次電池８１は、燃料電池１０の補助電源として機能し、例えば充・放電可能なリチウムイオン電池で構成することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、二次電池８１の充・放電を制御する充放電制御部としての機能を有しており、制御部２０からの指令に応じて直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを可変に調整する。制御部２０は、燃料電池１０の出力が外部負荷２００からの出力要求に対して不足するような場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２に二次電池８１の放電を指令し、その不足分を補償させる。 The secondary battery 81 functions as an auxiliary power source for the fuel cell 10 and can be constituted by, for example, a chargeable / dischargeable lithium ion battery. The DC / DC converter 82 has a function as a charge / discharge control unit that controls charging / discharging of the secondary battery 81, and the voltage level of the DC power supply line DCL can be changed according to a command from the control unit 20. adjust. When the output of the fuel cell 10 is insufficient with respect to the output request from the external load 200, the control unit 20 instructs the DC / DC converter 82 to discharge the secondary battery 81 and compensates for the shortage. Let

ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、燃料電池１０と二次電池８１とから得られた直流電力を交流電力へと変換し、外部負荷２００に供給する。なお、外部負荷２００において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ８３によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して二次電池８１に充電されるものとしても良い。 The DC / AC inverter 83 converts DC power obtained from the fuel cell 10 and the secondary battery 81 into AC power and supplies the AC power to the external load 200. When regenerative power is generated in the external load 200, the regenerative power is converted into DC power by the DC / AC inverter 83 and charged to the secondary battery 81 via the DC / DC converter 82. Also good.

図３（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００における燃料電池１０に対するカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。燃料電池システム１００では、制御部２０は、予め記憶部に格納されている２つのマップ２１，２２を用いて、エアコンプレッサ３２の回転数を制御することにより、燃料電池１０へのカソードガスの供給量（以下、「エア供給量」とも呼ぶ）を制御する。 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining the control processing of the supply amount of the cathode gas to the fuel cell 10 in the fuel cell system 100. FIG. In the fuel cell system 100, the control unit 20 supplies the cathode gas to the fuel cell 10 by controlling the rotation speed of the air compressor 32 using the two maps 21 and 22 stored in advance in the storage unit. The amount (hereinafter also referred to as “air supply amount”) is controlled.

図３（Ａ）には、燃料電池１０に供給するエア供給量（目標エア供給量）を決定するためのエア供給量決定マップ２１の一例が、縦軸を燃料電池１０の出力電力とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。エア供給量決定マップ２１では、燃料電池１０の出力電力が増大するほど、エア供給量が線形的に増大する関係が設定されている。制御部２０は、外部負荷２００が要求する出力電力に基づいて、燃料電池１０に出力させる目標出力電力Ｗ_FCを設定する。そして、エア供給量決定マップ２１を用いて、目標出力電力Ｗ_FCに対する目標エア供給量Ｑ_ATを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。 FIG. 3A shows an example of an air supply amount determination map 21 for determining the air supply amount (target air supply amount) supplied to the fuel cell 10. It is represented by a graph with the axis as the air supply amount. In the air supply amount determination map 21, a relationship is set in which the air supply amount increases linearly as the output power of the fuel cell 10 increases. The control unit 20 sets the target output power W _FC to be output from the fuel cell 10 based on the output power requested by the external load 200. Then, the target air supply amount Q _AT for the target output power W _FC is acquired using the air supply amount determination map 21 (illustrated by a dashed arrow in the graph).

図３（Ｂ）には、エアコンプレッサ３２の回転数を決定するための回転数決定マップ２２の一例が、縦軸をエアコンプレッサ３２の回転数とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。なお、図３（Ａ），（Ｂ）では、各グラフの互いの横軸が対応するように図示されている。この回転数決定マップ２２には、エア供給量の増加に応じて、エアコンプレッサ３２の回転数が線形的に増大する関係が設定されている。 In FIG. 3B, an example of the rotation speed determination map 22 for determining the rotation speed of the air compressor 32 is represented by a graph in which the vertical axis represents the rotation speed of the air compressor 32 and the horizontal axis represents the air supply amount. Has been. In FIGS. 3A and 3B, the horizontal axes of the graphs correspond to each other. The rotational speed determination map 22 has a relationship in which the rotational speed of the air compressor 32 increases linearly as the air supply amount increases.

制御部２０は、目標エア供給量Ｑ_ATに、フィードバック補正値ΔＱ_Fを加算した補正後目標エア供給量ＣＱ_ATを取得する。フィードバック補正値ΔＱ_Fは、エアフロメータ３３の計測結果に基づいて、エア供給量をフィードバック制御するためのエア供給量の補正値である。制御部２０は、フィードバック補正値ΔＱ_Fを、目標エア供給量Ｑ_ATと、エアフロメータ３３の計測値Ｑ_AMとの差をとることにより求める。 Control unit 20, the target air supply amount Q _AT, to obtain a corrected target air supply amount CQ _AT obtained by adding the feedback correction value Delta] Q _F. The feedback correction value ΔQ _F is a correction value for the air supply amount for feedback control of the air supply amount based on the measurement result of the air flow meter 33. The control unit 20 obtains the feedback correction value ΔQ _F by taking the difference between the target air supply amount Q _AT and the measured value Q _AM of the air flow meter 33.

制御部２０は、回転数決定マップ２２を用いて、補正後目標エア供給量ＣＱ_ATに対するエアコンプレッサの回転数Ｒ_AC（以後、「指令回転数Ｒ_AC」と呼ぶ）を取得する。そして、この指令回転数Ｒ_ACでエアコンプレッサ３２を駆動させ、燃料電池１０にカソードガスを供給する。なお、図３（Ｂ）では、フィードバック補正値ΔＱが負の値である場合が例示されている。 The control unit 20 uses the rotation speed determination map 22 to obtain the rotation speed R _AC of the air compressor with respect to the corrected target air supply amount CQ _AT (hereinafter referred to as “command rotation speed R _AC ”). Then, the air compressor 32 is driven at the command rotational speed R _AC to supply the cathode gas to the fuel cell 10. FIG. 3B illustrates the case where the feedback correction value ΔQ is a negative value.

ここで、エアフロメータ３３は、エアフロメータ３３の初期不良や経年劣化などによって計測誤差を生じる可能性がある。本実施例の燃料電池システム１００では、前記したとおり、エアフロメータ３３の計測値に基づくフィードバック制御を実行しているため、エアフロメータ３３の計測誤差が、エア供給量の制御に反映されてしまう。 Here, the air flow meter 33 may cause a measurement error due to an initial failure or aged deterioration of the air flow meter 33. In the fuel cell system 100 of the present embodiment, as described above, the feedback control based on the measurement value of the air flow meter 33 is executed, so the measurement error of the air flow meter 33 is reflected in the control of the air supply amount.

具体的には、エアフロメータ３３にプラス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より低く制御されるため、燃料電池１０において、目標とする出力が得られない可能性がある。また、このようにエア供給量が低く制御されてると、燃料電池１０からの排水が十分になされず、燃料電池１０の発電性能の低下が促進される可能性がある。 Specifically, when a positive measurement error occurs in the air flow meter 33, the air supply amount is controlled to be lower than the target value, so that the target output may not be obtained in the fuel cell 10. There is. In addition, when the air supply amount is controlled to be low in this way, there is a possibility that the drainage from the fuel cell 10 is not sufficiently performed and the power generation performance of the fuel cell 10 is reduced.

一方、エアフロメータ３３にマイナス側の計測誤差が生じている場合には、エア供給量が目標値より高く制御される。このように、燃料電池１０に対して目標値以上のエア供給量が供給される場合には、燃料電池１０からの排水量が増大して電解質膜が乾燥し、燃料電池１０の出力が低下してしまう可能性がある。 On the other hand, when a negative measurement error occurs in the air flow meter 33, the air supply amount is controlled to be higher than the target value. Thus, when an air supply amount that is greater than or equal to the target value is supplied to the fuel cell 10, the amount of drainage from the fuel cell 10 increases, the electrolyte membrane dries, and the output of the fuel cell 10 decreases. There is a possibility.

そこで、本実施例の燃料電池システム１００では、捕水量計測部４２の計測値を用いてエアフロメータ３３の計測誤差を検出し、その計測誤差が補償されるように、回転数決定マップ２２が補正されている。なお、その補正処理については後述する。 Therefore, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, the measurement error of the air flow meter 33 is detected using the measurement value of the water capture amount measurement unit 42, and the rotation speed determination map 22 is corrected so that the measurement error is compensated. Has been. The correction process will be described later.

このように、本実施例の燃料電池システム１００では、外部負荷２００からの要求に応じて設定される目標エア供給量Ｑ_ATを、エアフロメータ３３の計測値に基づいて補正する。また、エアフロメータ３３の計測誤差が補償されるように回転数決定マップ２２を補正する。従って、より適切なカソードガスの供給量制御が可能である。 As described above, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, the target air supply amount Q _AT set in response to a request from the external load 200 is corrected based on the measured value of the air flow meter 33. Further, the rotational speed determination map 22 is corrected so that the measurement error of the air flow meter 33 is compensated. Therefore, it is possible to control the supply amount of the cathode gas more appropriately.

図４は、エアフロメータ３３の計測誤差を補償するための計測誤差補償処理の処理手順を示すフローチャートである。この計測誤差補償処理は、燃料電池システム１００の運転終了時に、定期的に制御部２０が実行する。即ち、エアフロメータ３３の計測誤差は、燃料電池システム１００を再起動した際の運転において補償される。 FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the measurement error compensation process for compensating for the measurement error of the air flow meter 33. This measurement error compensation process is periodically executed by the control unit 20 at the end of the operation of the fuel cell system 100. That is, the measurement error of the air flow meter 33 is compensated for in the operation when the fuel cell system 100 is restarted.

ステップＳ１０では、制御部２０は、燃料電池１０を予め設定された条件で運転する基準運転を開始する。具体的には、制御部２０は、燃料電池１０に予め設定された量の反応ガスが供給されるように、反応ガスの供給制御を開始する。即ち、カソードガスの供給制御については、予め設定された目標エア供給量を送り出すようにエアコンプレッサ３２を駆動し、調圧弁４３を所定の開度で開く。一方、アノードガスの供給制御については、インジェクタ５５を予め設定された駆動周期で駆動し、水素循環用ポンプ６４を一定の回転数で駆動させる。 In step S10, the control unit 20 starts a reference operation for operating the fuel cell 10 under preset conditions. Specifically, the control unit 20 starts supply control of the reaction gas so that a predetermined amount of reaction gas is supplied to the fuel cell 10. That is, for the cathode gas supply control, the air compressor 32 is driven to send a preset target air supply amount, and the pressure regulating valve 43 is opened at a predetermined opening. On the other hand, regarding the anode gas supply control, the injector 55 is driven at a preset driving cycle, and the hydrogen circulation pump 64 is driven at a constant rotational speed.

また、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させるためのＤＣ／ＤＣコンバータ８２の制御を開始する。なお、この基準運転における燃料電池１０の出力電力は、二次電池８１に蓄えられるものとしても良い。さらに、制御部２０は、燃料電池１０の運転状態を安定化させるために、冷媒供給部７０の冷媒循環用ポンプ７３の回転数を制御することにより、燃料電池１０が予め設定された一定の運転温度に維持する。 Further, the control unit 20 starts control of the DC / DC converter 82 for causing the fuel cell 10 to output a certain amount of power. Note that the output power of the fuel cell 10 in this reference operation may be stored in the secondary battery 81. Further, the control unit 20 controls the rotational speed of the refrigerant circulation pump 73 of the refrigerant supply unit 70 in order to stabilize the operation state of the fuel cell 10, so that the fuel cell 10 is set to a predetermined operation set in advance. Maintain temperature.

このように、制御部２０は、カソード排ガスに含まれる水分量が一定となるように、基準運転を実行する。制御部２０は、基準運転を燃料電池１０に実行させた状態で、捕水量計測部４２による計測処理を開始する（ステップＳ２０）。 In this way, the control unit 20 performs the reference operation so that the amount of water contained in the cathode exhaust gas is constant. The control unit 20 starts the measurement process by the captured water amount measurement unit 42 in a state where the reference operation is performed by the fuel cell 10 (step S20).

図５（Ａ）は、捕水量計測部４２の構成を示す模式図である。図５（Ａ）には、カソード排ガスの流れを示す矢印と、重力方向を示す矢印Ｇとが図示されている。捕水量計測部４２は、気液分離用配管４２１と、貯水部４２２と、水位計測部４２３と、排水配管４２４と、排水弁４２５とを備える。 FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the configuration of the water capture amount measuring unit 42. FIG. 5A shows an arrow indicating the flow of the cathode exhaust gas and an arrow G indicating the direction of gravity. The collected water amount measurement unit 42 includes a gas-liquid separation pipe 421, a water storage unit 422, a water level measurement unit 423, a drain pipe 424, and a drain valve 425.

気液分離用配管４２１は、カソード排ガスが通過するように、カソード排ガス配管４１の途中に挿入された配管であり、カソード排ガスに対して気液分離を実行するための気液分離構造が設けられている。具体的には、気液分離用配管４２１には、気液分離構造として、渦流発生部４２１１と、熱交換フィン４２１２とが設けられている。 The gas-liquid separation pipe 421 is a pipe inserted in the middle of the cathode exhaust gas pipe 41 so that the cathode exhaust gas passes through, and is provided with a gas-liquid separation structure for performing gas-liquid separation on the cathode exhaust gas. ing. Specifically, the gas-liquid separation pipe 421 is provided with a vortex generator 4211 and heat exchange fins 4212 as a gas-liquid separation structure.

渦流発生部４２１１は、配管内壁面において螺旋状に延びるように形成された切り溝であり、カソード排ガスによる竜巻状の渦流を発生させる。熱交換フィン４２１２は、渦流発生部４２１１が設けられた部位の配管外壁面に設けられており、カソード排ガスの温度を低下させて、カソード排ガス中の水分の液化を促進する。 The vortex generator 4211 is a kerf formed so as to extend spirally on the inner wall surface of the pipe, and generates a tornado-like vortex caused by the cathode exhaust gas. The heat exchange fin 4212 is provided on the outer wall surface of the pipe where the vortex generator 4211 is provided, and reduces the temperature of the cathode exhaust gas to promote liquefaction of moisture in the cathode exhaust gas.

ここで、気液分離用配管４２１の気液分離構造の下流側には、貯水部４２２が、重力方向下側に突出するように形成された貯水用の空間として形成されている。気液分離用配管４２１に流入したカソード排ガスは、渦流発生部４２１１によって、竜巻状に回転しつつ下流側のカソード排ガス配管４１へ流れる。熱交換フィン４２１２によって液化が促進されたカソード排ガス中の水分は、竜巻状の渦流の遠心力と重力とによって、貯水部４２２に誘導される。これによって、貯水部４２２には、気液分離構造によって分離された水分が貯水される。 Here, on the downstream side of the gas-liquid separation structure of the gas-liquid separation pipe 421, a water storage section 422 is formed as a water storage space formed so as to protrude downward in the gravity direction. The cathode exhaust gas flowing into the gas-liquid separation pipe 421 flows to the cathode exhaust gas pipe 41 on the downstream side while rotating in a tornado shape by the vortex generator 4211. Moisture in the cathode exhaust gas whose liquefaction is promoted by the heat exchange fins 4212 is guided to the water storage unit 422 by the centrifugal force and gravity of the tornado-like vortex. Thereby, the water separated by the gas-liquid separation structure is stored in the water storage unit 422.

水位計測部４２３は、貯水部４２２に貯められた水分の水位を計測する。具体的には、水位計測部４２３は、貯水部４２２内に配置されたフロート４２３１と、フロート４２３１が先端に取り付けられたフロート保持軸４２３２とを有している。フロート保持軸４２３２は、水に浮くフロート４２３１が貯水部４２２の水位に応じて高さ方向に変位可能なように、支点４２３２ｆを中心に回動する。なお、図５（Ａ）には、水位の上昇により、フロート保持軸４２３２が角度θだけ回動変位した様子が模式的に図示されている。 The water level measurement unit 423 measures the water level of water stored in the water storage unit 422. Specifically, the water level measurement unit 423 includes a float 4231 disposed in the water storage unit 422 and a float holding shaft 4232 with the float 4231 attached to the tip. The float holding shaft 4232 rotates around the fulcrum 4232f so that the float 4231 floating in water can be displaced in the height direction according to the water level of the water storage section 422. FIG. 5A schematically shows a state in which the float holding shaft 4232 is rotationally displaced by an angle θ due to an increase in the water level.

水位計測部４２３は、フロート保持軸４２３２に設けられた角度センサ（図示せず）によって、フロート保持軸４２３２の回動変位量（回動角度）を検出し、その検出値に基づいて、貯水部４２２における水位を計測する。捕水量計測部４２は、水位計測部４２３の計測値に基づいて、貯水部４２２にトラップされた水分量を取得し、制御部２０に送信する。 The water level measurement unit 423 detects the rotational displacement (rotation angle) of the float holding shaft 4232 by an angle sensor (not shown) provided on the float holding shaft 4232, and based on the detected value, the water storage unit The water level at 422 is measured. The captured water amount measurement unit 42 acquires the amount of water trapped in the water storage unit 422 based on the measurement value of the water level measurement unit 423 and transmits it to the control unit 20.

図５（Ｂ）は、貯水部４２２からの排水を説明するための模式図である。図５（Ｂ）は、排水弁４２５が開かれている点と、カソード排ガスの流れを示す矢印の図示が省略されている点と、フロート４２３１およびフロート保持軸４２３２の変位を示す図示が省略されている点以外は、ほぼ図５（Ａ）と同じである。 FIG. 5B is a schematic diagram for explaining drainage from the water storage section 422. In FIG. 5B, the drain valve 425 is opened, the arrow indicating the cathode exhaust gas flow is not shown, and the displacement of the float 4231 and the float holding shaft 4232 is not shown. Except for this point, it is almost the same as FIG.

排水配管４２４は、貯水部４２２の底部に接続されている。排水弁４２５は、重力方向上側から排水配管４２４の入口を閉塞可能なように、排水配管４２４の入口端部を弁座として配置された弁体ＶＢを有している。即ち、排水弁４２５は、弁体ＶＢが、図示せざる駆動機構によって、上下方向に変位することにより開閉する。排水弁４２５の開閉は、制御部２０によって制御されている。なお、排水弁４２５は、通常、開いた状態であり、捕水量計測部４２による計測が開始されるときに閉じられる。 The drain pipe 424 is connected to the bottom of the water storage unit 422. The drain valve 425 has a valve body VB arranged with the inlet end of the drain pipe 424 as a valve seat so that the inlet of the drain pipe 424 can be closed from the upper side in the gravity direction. That is, the drain valve 425 opens and closes when the valve body VB is displaced in the vertical direction by a drive mechanism (not shown). The opening and closing of the drain valve 425 is controlled by the control unit 20. The drain valve 425 is normally in an open state, and is closed when measurement by the water capture amount measuring unit 42 is started.

ステップＳ２０（図４）では、捕水量計測部４２は、排水弁４２５を閉じてから一定時間経過した後に、貯水部４２２にトラップされている水分量（捕水量）を計測し、その計測値を制御部２０に送信する。ステップＳ３０では、制御部２０は、この捕水量の計測値と制御部２０が予め記憶しているマップとを用いてエア供給量を取得する。ここで、本明細書では、便宜上、エアフロメータ３３によって計測されるエア供給量を「エア供給量実測値」と呼び、ステップＳ３０において、捕水量の計測値に基づいて取得されるエア供給量を「エア供給量基準値」と呼ぶ。 In step S20 (FIG. 4), the water capture amount measuring unit 42 measures the amount of water (captured amount) trapped in the water storage unit 422 after a certain period of time has elapsed after closing the drain valve 425, and the measured value is obtained. Transmit to the control unit 20. In step S30, the control unit 20 acquires the air supply amount by using the measured value of the amount of water captured and the map stored in advance by the control unit 20. Here, in this specification, for convenience, the air supply amount measured by the air flow meter 33 is referred to as an “air supply amount actual measurement value”, and the air supply amount acquired based on the measurement value of the water trapping amount in step S30. This is called “air supply amount reference value”.

図６（Ａ）は、ステップＳ３０におけるエア供給量基準値の取得処理を説明するための説明図である。図６（Ａ）には、エア供給量基準値を取得するために用いられる基準値取得用マップ２３の一例が、縦軸を捕水量の計測値とし、横軸をエア供給量とするグラフとして図示されている。基準値取得用マップ２３には、予め実験等によって得られた捕水量とエア供給量との間の対応関係が設定されている。 FIG. 6A is an explanatory diagram for explaining the air supply amount reference value acquisition processing in step S30. In FIG. 6 (A), an example of the reference value acquisition map 23 used for acquiring the air supply amount reference value is a graph in which the vertical axis is the measured value of the water catchment amount and the horizontal axis is the air supply amount. It is shown in the figure. In the reference value acquisition map 23, a correspondence relationship between the amount of water captured and the air supply amount obtained in advance through experiments or the like is set.

ここで、前記したとおり、基準運転では、カソード排ガスに含まれる水分量（燃料電池１０から排出される水分量）が一定となるように、燃料電池１０の運転制御がなされる。カソード排ガス中の水分量が一定の時には、捕水量計測部４２における水分のトラップ効率は、カソード排ガスの流速が速いほど、ほぼ線形的に低くなる。そのため、本実施例の基準値取得用マップ２３では、捕水量とエア供給量との間の対応関係として、捕水量が多いほどエア供給量が少なくなる比例関係が設定されている。制御部２０は、この基準値取得用マップ２３を用いて、捕水量計測部４２の計測値ＷＴに対するエア供給量基準値Ｑ_AEを取得する（グラフ中に破線矢印で図示）。 Here, as described above, in the reference operation, the operation of the fuel cell 10 is controlled so that the amount of water contained in the cathode exhaust gas (the amount of water discharged from the fuel cell 10) is constant. When the amount of water in the cathode exhaust gas is constant, the moisture trap efficiency in the water capture amount measuring unit 42 decreases approximately linearly as the flow rate of the cathode exhaust gas increases. For this reason, in the reference value acquisition map 23 of the present embodiment, as the correspondence relationship between the water capture amount and the air supply amount, a proportional relationship in which the air supply amount decreases as the water capture amount increases is set. Control unit 20 uses the reference value acquisition map 23, (shown by dashed arrows in the graph) to obtain the air supply amount reference value Q _AE for measurements WT of capturing water measurement unit 42.

なお、この捕水量計測部４２の気液分離構造において、気液分離効率が外気温の影響によって変動する可能性がある場合には、予め、外気温ごとに基準値取得用マップ２３を準備しておくものとしても良い。制御部２０は、外気温を計測し、その計測値に対応する基準値取得用マップ２３を参照して、捕水量計測部４２の計測値ＷＴに対するエア供給量基準値Ｑ_AEを取得するものとしても良い。 In the gas-liquid separation structure of the water capture amount measuring unit 42, when the gas-liquid separation efficiency may vary due to the influence of the outside air temperature, a reference value acquisition map 23 is prepared for each outside air temperature in advance. It is good to keep. The control unit 20 measures the outside air temperature, refers to the reference value acquisition map 23 corresponding to the measurement value, and acquires the air supply amount reference value Q _AE for the measurement value WT of the water capture amount measurement unit 42. Also good.

図６（Ｂ）は、ステップＳ４０における回転数決定マップ２２の補正処理を説明するための説明図である。図６（Ｂ）には、回転数決定マップ２２を表すグラフが、図３（Ｂ）と同様に図示されており、補正前のグラフが実線で図示され、補正後のグラフが破線で図示されている。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で取得したエア供給量基準値Ｑ_AEに対するエア供給量実測値Ｑ_AMの比を、回転数決定用マップ２２を補正するための補正値ｋとして取得する（ｋ＝Ｑ_AM／Ｑ_AE）。 FIG. 6B is an explanatory diagram for explaining the correction processing of the rotation speed determination map 22 in step S40. In FIG. 6B, a graph representing the rotation speed determination map 22 is shown in the same manner as in FIG. 3B. The graph before correction is shown by a solid line, and the graph after correction is shown by a broken line. ing. At step S40, the ratio of the air supply amount Found Q _AM for air supply amount reference value Q _AE acquired in step S30, acquires a correction value k for correcting the rotational speed determination map 22 (k = Q _AM / Q _AE ).

そして、制御部２０は、この補正値ｋに応じて、回転数決定マップ２２に設定された関係を補正する。具体的には、回転数決定マップ２２に設定された関係を表す式がｙ＝ａｘ＋ｂ（ａ，ｂは実数）であるとしたときに、比例定数ａに補正値ｋを乗算する。これによって、回転数決定マップ２２を表すグラフの勾配が、補正値ｋに応じて変更される。即ち、エアフロメータ３３の計測誤差がプラス側の時には、回転数決定マップ２２を表すグラフの勾配がより急峻となるように補正される。一方、エアフロメータ３３の計測誤差がマイナス側の時には、回転数決定マップ２２を表すグラフの勾配が、より緩やかとなるように補正される。 And the control part 20 correct | amends the relationship set to the rotation speed determination map 22 according to this correction value k. Specifically, when the expression representing the relationship set in the rotation speed determination map 22 is y = ax + b (a and b are real numbers), the proportionality constant a is multiplied by the correction value k. Thereby, the gradient of the graph representing the rotation speed determination map 22 is changed according to the correction value k. That is, when the measurement error of the air flow meter 33 is on the plus side, the graph representing the rotation speed determination map 22 is corrected so as to be steeper. On the other hand, when the measurement error of the air flow meter 33 is negative, the gradient of the graph representing the rotation speed determination map 22 is corrected so as to be more gradual.

ステップＳ５０では、制御部２０は、捕水量計測部の排水弁４２５を開き、貯水部４２２からの排水を実行する（図５（Ｂ））。計測誤差補償処理の完了時に貯水部４２２の水分を排出しておくことにより、氷点下などの低温環境下などに燃料電池システム１００を再起動する場合であっても、残留する水分の凍結による不具合の発生が抑制される。 In step S50, the control unit 20 opens the drain valve 425 of the water capture amount measurement unit, and executes drainage from the water storage unit 422 (FIG. 5B). By discharging the water in the water storage unit 422 when the measurement error compensation process is completed, even when the fuel cell system 100 is restarted in a low temperature environment such as below freezing point, there is a problem caused by freezing of the remaining water. Occurrence is suppressed.

即ち、本実施例の燃料電池システム１００では、予め設定された量のカソードガスを供給したときに、予め設定された水分量がカソード排ガスに含まれるような条件（燃料電池１０内部の水分量が予め設定された量となる条件）で燃料電池１０を運転する。そして、捕水量計測部４２における気液分離効率がカソード排ガスの流量に応じて変動することを利用して、予め準備されたエア供給量と上記条件下の運転時における捕水量計測部４２による捕水量との対応関係に基づいて、エア供給量を計測する。さらに、この捕水量計測部４２による捕水量に基づき計測されたエア供給量と、エアフロメータ３３の計測値との差を、エアフロメータ３３の計測誤差として、その計測誤差が補償されるように、回転数決定マップ２２を補正している。 That is, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, when a predetermined amount of cathode gas is supplied, a condition in which a predetermined amount of water is included in the cathode exhaust gas (the amount of water inside the fuel cell 10 is The fuel cell 10 is operated under the condition of a preset amount). Then, utilizing the fact that the gas-liquid separation efficiency in the water capture amount measuring unit 42 varies according to the flow rate of the cathode exhaust gas, the air supply amount prepared in advance and the water capture amount measuring unit 42 during the operation under the above conditions. The air supply amount is measured based on the correspondence with the amount of water. Furthermore, the difference between the air supply amount measured based on the amount of water captured by the water capture amount measuring unit 42 and the measured value of the air flow meter 33 is taken as a measurement error of the air flow meter 33 so that the measurement error is compensated. The rotation speed determination map 22 is corrected.

このように、本実施例の燃料電池システム１００によれば、エアフロメータ３３の計測値がフィードバックされるカソードガスの供給量制御において、捕水量計測部４２の計測値に基づく補正値により、エアフロメータ３３の計測誤差が補償される。従って、より適切なカソードガスの供給制御が可能となる。 As described above, according to the fuel cell system 100 of the present embodiment, in the supply amount control of the cathode gas to which the measurement value of the air flow meter 33 is fed back, the correction value based on the measurement value of the water capture amount measuring unit 42 is used. 33 measurement errors are compensated. Therefore, more appropriate cathode gas supply control is possible.

B．第２実施例：
図７は本発明の第２実施例としての燃料電池システム１００Ａの構成を示す概略図である。図７はエアフロメータ３３が省略されている点以外は、図１とほぼ同じである。なお、燃料電池システム１００Ａの電気的構成は、第１実施例で説明した構成（図２）とほぼ同じである。 B. Second embodiment:
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell system 100A as a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is substantially the same as FIG. 1 except that the air flow meter 33 is omitted. The electrical configuration of the fuel cell system 100A is substantially the same as the configuration described in the first embodiment (FIG. 2).

この燃料電池システム１００Ａでは、外部負荷２００の要求に応じた電力を出力するための通常の運転において、第１実施例で説明した基準運転と同様な条件下で燃料電池１０に発電させる。即ち、制御部２０は、燃料電池１０に、一定の出力での発電を継続させる。なお、外部負荷２００の要求に対して不足する電力については、二次電池８１からの出力によって補償する。 In this fuel cell system 100A, in a normal operation for outputting electric power according to the request of the external load 200, the fuel cell 10 is caused to generate power under the same conditions as in the reference operation described in the first embodiment. That is, the control unit 20 causes the fuel cell 10 to continue power generation at a constant output. Note that the power shortage with respect to the request from the external load 200 is compensated by the output from the secondary battery 81.

図８（Ａ），（Ｂ）は、燃料電池システム１００Ａにおけるカソードガスの供給量の制御処理を説明するための説明図である。図８（Ａ）は、制御部２０が、捕水量に基づいてエア供給量の実測値を取得するために用いるエア供給量計測用マップ２４を表すグラフである。エア供給量計測用マップ２４は、第１実施例で説明したエア供給量基準値取得用マップ２３（図６）と同様なマップである。 8A and 8B are explanatory diagrams for explaining the control processing of the supply amount of the cathode gas in the fuel cell system 100A. FIG. 8A is a graph showing an air supply amount measurement map 24 that is used by the control unit 20 to acquire an actual measurement value of the air supply amount based on the amount of water captured. The air supply amount measurement map 24 is the same map as the air supply amount reference value acquisition map 23 (FIG. 6) described in the first embodiment.

制御部２０は、予め設定されたタイミングで、捕水量計測部４２の排水弁４２５を閉じ、捕水量計測部４２による計測処理を実行する。そして、エア供給量計測用マップ２４を用いて、その計測処理によって得られた捕水量の計測値ＷＴに対するエア供給量をエア供給量の実測値Ｑ_AMとして取得する。制御部２０は、このエア供給量の実測値Ｑ_AMに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を補正することにより、エア供給量についてのフィードバック制御を実行する。 The control unit 20 closes the drain valve 425 of the captured water amount measuring unit 42 at a preset timing, and executes a measurement process by the captured water amount measuring unit 42. Then, by using the air supply amount measuring map 24 obtains the air supply amount to the measured value WT of obtained capturing water by the measurement processing as measured value Q _AM of the air supply. Control unit 20, based on the measured value Q _AM of the air supply amount by correcting the rotational speed of the air compressor 32, to perform the feedback control for the air supply.

図８（Ｂ）には、制御部２０がエアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得するために用いる回転数補正値取得用マップ２５の一例が、縦軸を補正値とし、横軸をエア供給量とするグラフによって表されている。なお、図８（Ｂ）のグラフは、図８（Ａ）のグラフと横軸が互いに対応するように図示されている。 FIG. 8B shows an example of a rotation speed correction value acquisition map 25 that is used by the control unit 20 to acquire a correction value for the rotation speed of the air compressor 32. The vertical axis is the correction value, and the horizontal axis is the air value. It is represented by a graph with the supply amount. Note that the graph of FIG. 8B is illustrated so that the horizontal axis corresponds to the graph of FIG.

この回転数補正値取得用マップ２５は、予め実験等によって得られた補正値とエア供給量の実測値との間の対応関係に基づいて設定されている。第２実施例では、回転数補正値取得用マップ２５には、エア供給量が大きいほどエアコンプレッサ３２の回転数の補正値が線形的に小さくなる比例関係が設定されている。ここで、燃料電池システム１００では、燃料電池１０に一定の電力を出力させるためのエア供給量の初期設定値Ｑ_ASが設定される。回転数補正値取得用マップ２５では、この初期設定値Ｑ_ASより、エア供給量の実測値が大きい場合には、マイナス側の補正値が得られ、エア供給量の実測値が小さい場合には、プラス側の補正値が得られる。 The rotational speed correction value acquisition map 25 is set based on a correspondence relationship between a correction value obtained in advance by an experiment or the like and an actual value of air supply amount. In the second embodiment, the rotational speed correction value acquisition map 25 has a proportional relationship in which the rotational speed correction value of the air compressor 32 decreases linearly as the air supply amount increases. Here, in the fuel cell system 100, an initial setting value Q _AS of the air supply amount for causing the fuel cell 10 to output a constant power is set. In the rotational speed correction value acquired map 25, from the initial setting value Q _AS, if the measured value of the air supply amount is large, the correction value on the negative side is obtained, if the measured value of the air supply amount is small The correction value on the plus side is obtained.

制御部２０は、回転数補正値取得用マップ２５を用いて、エア供給量の実測値Ｑ_AMに対するエアコンプレッサ３２の回転数の補正値ΔＲを取得する。制御部２０は、補正値ΔＲに基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数を調整する。このように、第２実施例の燃料電池システム１００Ａでは、捕水量計測部４２の計測値と、エア供給量計測用マップ２４とを用いて、エア供給量を計測することにより、エア供給量のフィードバック制御を実行している。即ち、エアフロメータ３３を省略した場合であっても、捕水量計測部４２の計測値に基づき、適切にカソードガスの供給量を制御することができる。 Control unit 20 uses the rotational speed correction value acquired map 25 obtains the rotational speed of the correction value ΔR of the air compressor 32 for measured value Q _AM of the air supply. The control unit 20 adjusts the rotation speed of the air compressor 32 based on the correction value ΔR. Thus, in the fuel cell system 100A of the second embodiment, the air supply amount is measured by measuring the air supply amount using the measurement value of the water capture amount measuring unit 42 and the air supply amount measurement map 24. Feedback control is being executed. That is, even when the air flow meter 33 is omitted, the supply amount of the cathode gas can be appropriately controlled based on the measurement value of the water capture amount measurement unit 42.

C．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

C1．変形例１：
上記実施例では、カソードガス供給部３０には、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられていなかった。しかし、燃料電池１０の運転中における電解質膜の湿潤状態を良好に維持するために、カソードガス供給部３０，３０Ａには、カソードガスを加湿するための加湿部が設けられるものとしても良い。なお、第１実施例で説明したように、捕水量計測部４２の計測値によって、エアフロメータ３３の計測誤差を補償する場合には、加湿部が設けられると、その加湿部において、エアフロメータ３３の計測誤差が小さくなる（丸められる）可能性がある。即ち、第１実施例で説明した制御処理は、カソードガス供給部３０に加湿部が設けられていない燃料電池システム１００に、より適している。 C1. Modification 1:
In the above embodiment, the cathode gas supply unit 30 is not provided with a humidifying unit for humidifying the cathode gas. However, in order to maintain a good wet state of the electrolyte membrane during operation of the fuel cell 10, the cathode gas supply units 30 and 30A may be provided with a humidifying unit for humidifying the cathode gas. As described in the first embodiment, when the measurement error of the air flow meter 33 is compensated by the measurement value of the water capture amount measurement unit 42, if the humidification unit is provided, the air flow meter 33 is provided in the humidification unit. Measurement error may be reduced (rounded). That is, the control process described in the first embodiment is more suitable for the fuel cell system 100 in which the humidification unit is not provided in the cathode gas supply unit 30.

C2．変形例２：
上記実施例では、制御部２０は予め記憶しておいた対応関係としてのマップ２１〜２５を用いて、カソードガスの供給量の制御に用いるためのパラメータを取得していた。しかし、制御部２０には、マップ２１〜２５に換えて、マップ２１〜２４に設定されているのと同様な対応関係を表す演算式や関数などが予め記憶されているものとしても良い。 C2. Modification 2:
In the above-described embodiment, the control unit 20 uses the maps 21 to 25 as correspondence relationships stored in advance to acquire parameters for use in controlling the supply amount of the cathode gas. However, instead of the maps 21 to 25, the control unit 20 may store in advance arithmetic expressions, functions, and the like representing the same correspondence relationships set in the maps 21 to 24.

C3．変形例３：
上記第１実施例では、計測誤差補償処理を、燃料電池システム１００の運転終了時に実行していた。しかし、計測誤差補償処理は、他のタイミングで実行されるものとしても良い。例えば、ユーザからの指令に基づくタイミングで実行されるものとしても良いし、システム起動時に実行されるものとしても良い。なお、計測誤差補償処理を燃料電池システム１００の運転終了時に実行する方が、燃料電池１０の温度などの状態が比較的安定している可能性が高いため、より好ましい。 C3. Modification 3:
In the first embodiment, the measurement error compensation process is executed at the end of the operation of the fuel cell system 100. However, the measurement error compensation process may be executed at another timing. For example, it may be executed at a timing based on a command from the user, or may be executed when the system is activated. Note that it is more preferable that the measurement error compensation process is executed at the end of the operation of the fuel cell system 100 because there is a high possibility that the temperature of the fuel cell 10 is relatively stable.

C4．変形例４：
上記第１実施例では、計測誤差補償処理における燃料電池１０の基準運転として、反応ガスの供給量や、燃料電池１０の出力、燃料電池１０の温度を一定とする運転制御を実行していた。しかし、燃料電池１０の基準運転としては、予め設定された他の条件による運転であっても良い。例えば、反応ガスの供給量は、予め設定されたとおりに、時間変化するものとしても良い。なお、この場合には、その基準運転の条件に応じて、基準値取得用マップが準備されることが望ましい。 C4. Modification 4:
In the first embodiment, as the reference operation of the fuel cell 10 in the measurement error compensation process, the operation control is performed in which the supply amount of the reaction gas, the output of the fuel cell 10 and the temperature of the fuel cell 10 are constant. However, the reference operation of the fuel cell 10 may be an operation under other preset conditions. For example, the supply amount of the reaction gas may change with time as set in advance. In this case, it is desirable to prepare a reference value acquisition map according to the conditions of the reference operation.

C5．変形例５：
上記第２実施例では、制御部２０は、捕水量に基づいて取得されたエア供給量の計測値に基づいて、エアコンプレッサ３２の回転数の補正値を取得していた。しかし、制御部２０は、捕水量に基づいて取得されたエア供給量の計測値に基づいて、目標エア供給量に対するエアコンプレッサ３２の回転数を決定するためのマップを補正するものとしても良い。 C5. Modification 5:
In the said 2nd Example, the control part 20 acquired the correction value of the rotation speed of the air compressor 32 based on the measured value of the air supply amount acquired based on the amount of captured water. However, the control unit 20 may correct the map for determining the rotation speed of the air compressor 32 with respect to the target air supply amount based on the measured value of the air supply amount acquired based on the water capture amount.

C6．変形例６：
上記第２実施例では、制御部２０は、燃料電池１０に一定の電力を出力させていた。しかし、制御部２０は、予め設定された多段階の出力レベルごとの電力を燃料電池１０に出力させるものとしても良い。この場合には、出力レベルごとにエア供給量計測用マップ２４が準備されていることが望ましい。 C6. Modification 6:
In the second embodiment, the control unit 20 causes the fuel cell 10 to output constant power. However, the control unit 20 may cause the fuel cell 10 to output electric power for each preset multi-level output level. In this case, it is desirable that an air supply amount measurement map 24 is prepared for each output level.

C7．変形例７：
上記実施例では、捕水量計測部４２は、気液分離構造として、渦流発生部４２１１と、熱交換フィン４２１２とを有していた。しかし、捕水量計測部４２の気液分離構造としては、他の構造が設けられているものとしても良い。例えば、気液分離用配管４２１の内壁面に、水分の凝縮を促進するための構造が設けられているものとしても良い。 C7. Modification 7:
In the said Example, the amount-of-water-capture measurement part 42 had the eddy current generation part 4211 and the heat exchange fin 4212 as a gas-liquid separation structure. However, other structures may be provided as the gas-liquid separation structure of the water capture amount measuring unit 42. For example, a structure for promoting the condensation of moisture may be provided on the inner wall surface of the gas-liquid separation pipe 421.

１０…燃料電池
２１…エア供給量決定マップ
２２…回転数決定マップ
２３…基準値取得用マップ
２４…エア供給量計測用マップ
２５…回転数補正値取得用マップ
３０，３０Ａ…カソードガス供給部
３１…カソードガス配管
３２…エアコンプレッサ
３３…エアフロメータ
３４…開閉弁
４０…カソードガス排出部
４１…カソード排ガス配管
４２…捕水量計測部
４２１…気液分離用配管
４２１１…渦流発生部
４２１２…熱交換フィン
４２２…貯水部
４２３…水位計測部
４２３１…フロート
４２３２…フロート保持軸
４２３２ｆ…支点
４２４…排水配管
４２５…排水弁
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…アノードガス供給部
５１…アノードガス配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレータ
５５…インジェクタ
６０…アノードガス循環排出部
６１…アノード排ガス配管
６２…気液分離部
６３…アノードガス循環配管
６４…水素循環用ポンプ
６５…アノード排水配管
６６…排水弁
７０…冷媒供給部
７１…冷媒用配管
７２…ラジエータ
７３…冷媒循環用ポンプ
７４，７５…冷媒温度計測部
８１…二次電池
８２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
８３…ＤＣ／ＡＣインバータ
１００，１００Ａ…燃料電池システム
２００…外部負荷
ＤＣＬ…直流電源ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 21 ... Air supply amount determination map 22 ... Rotation speed determination map 23 ... Reference value acquisition map 24 ... Air supply amount measurement map 25 ... Rotation speed correction value acquisition map 30, 30A ... Cathode gas supply part 31 ... Cathode gas pipe 32 ... Air compressor 33 ... Air flow meter 34 ... Open / close valve 40 ... Cathode gas discharge part 41 ... Cathode exhaust gas pipe 42 ... Water trapping quantity measurement part 421 ... Gas-liquid separation pipe 4211 ... Swirl generation part 4212 ... Heat exchange fin 422 ... Water storage part 423 ... Water level measurement part 4231 ... Float 4232 ... Float holding shaft 4232f ... Supporting point 424 ... Drain pipe 425 ... Drain valve 43 ... Pressure regulating valve 44 ... Pressure measurement part 50 ... Anode gas supply part 51 ... Anode gas pipe 52 ... Hydrogen tank 53 ... Open / close valve 54 ... Regulator 55 ... Injector 60 Anode gas circulation discharge unit 61 ... Anode exhaust gas pipe 62 ... Gas-liquid separation unit 63 ... Anode gas circulation pipe 64 ... Hydrogen circulation pump 65 ... Anode drain pipe 66 ... Drain valve 70 ... Refrigerant supply part 71 ... Refrigerant pipe 72 ... Radiator 73 ... Refrigerant circulation pump 74, 75 ... Refrigerant temperature measuring unit 81 ... Secondary battery 82 ... DC / DC converter 83 ... DC / AC inverter 100, 100A ... Fuel cell system 200 ... External load DCL ... DC power supply line

Claims

A fuel cell system that outputs generated power in response to a request from an external load,
A fuel cell;
A cathode gas supply source for supplying a cathode gas to the fuel cell;
A gas delivery amount measuring unit for measuring the amount of cathode gas delivered by the cathode gas supply source;
Traps the moisture separated from the cathode exhaust gas by the gas-liquid separation structure, and measures the amount of trapped water to measure the amount of trapped moisture,
A target supply amount of the cathode gas to the fuel cell is set according to the request of the external load, and the measured value of the gas delivery amount measuring unit is set so that the cathode gas of the target supply amount is supplied to the fuel cell. A control unit for performing a cathode gas amount control process for controlling the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source,
With
The control unit stores in advance a correspondence relationship between the supply amount of the cathode gas and the measurement value of the water trapping amount measurement unit when a reference operation for operating the fuel cell under a preset condition is executed. And
The controller is
The fuel cell is caused to execute the reference operation to obtain the measurement value of the gas delivery amount measurement unit and the measurement value of the water capture amount measurement unit, and the measurement of the water capture amount measurement unit using the correspondence relationship. By obtaining a supply amount reference value that is the supply amount of cathode gas with respect to the value, the difference between the supply amount reference value and the measurement value of the gas delivery amount measurement unit is regarded as an error in the measurement value of the gas delivery amount measurement unit. Seeking
In the cathode gas amount control process, a fuel cell system that adjusts an amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source so that the error is compensated.

The fuel cell system according to claim 1, wherein
The reference operation includes an operation of supplying a preset amount of cathode gas to the fuel cell and outputting a preset power generation amount.

A method for controlling a supply amount of cathode gas supplied to a fuel cell from a cathode gas supply source,
(A) A reference operation for operating the fuel cell under a preset condition is performed, the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source is measured, and a gas liquid is detected from the cathode exhaust gas discharged from the fuel cell. A step of trapping moisture separated by the separation structure and measuring the amount of trapped moisture;
(B) The cathode gas supply amount with respect to the trapped moisture amount is prepared using the correspondence relationship between the cathode gas supply amount and the trapped moisture amount at the time of execution of the reference operation. Obtaining a supply reference value;
(C) A target supply amount of cathode gas to the fuel cell is set, and a measurement obtained as a difference between the amount of cathode gas measured in the step (a) and the supply amount reference value acquired in the step (b). Controlling the cathode gas supply source based on a measured value of the amount of cathode gas sent out by the cathode gas supply source so that the target supply amount of cathode gas is supplied while compensating for an error;
A method comprising:

A method for measuring a supply amount of cathode gas supplied to a fuel cell from a cathode gas supply source,
(A) operating the fuel cell under preset conditions, trapping moisture separated by a gas-liquid separation structure from the cathode exhaust gas discharged from the fuel cell, and measuring the trapped moisture amount;
(B) using a correspondence relationship between the cathode gas supply amount and the trapped moisture amount prepared in advance, obtaining a cathode gas supply amount with respect to the trapped moisture amount;
A method comprising: