JP2013105534A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To supply just enough air to each cell when supplying air in preparation for a restart during an idle stop.SOLUTION: A fuel cell system includes: a voltage detection section 11 for detecting a cell voltage or a cell group voltage; a cell voltage processing section 21 for computing a voltage state on the basis of the detection result of the voltage detection section; a processing result determination section 22 for determining that the preceding value of air supply intermittently supplied to a cathode during an idle stop is excessive, deficient or appropriate on the basis of the processing result of the cell voltage processing section 21; and a supply air amount decision section 23 for deciding that an air supply amount be decreased from, increased from or maintained at a preset fixed value or the preceding supply amount in accordance with the determination result of the processing result determination section 22.

Description

本発明は、燃料電池システムの空気供給制御に関する。   The present invention relates to air supply control of a fuel cell system.

燃料電池と二次電池を搭載し、これらを適宜使い分けて走行用モータへ電力供給を行い走行する燃料電池車両が知られている。このような燃料電池車両において、燃料ガスを効率的に利用するために、例えば低負荷走行時等に、燃料電池による発電を停止して二次電池のみによってモータを駆動する、いわゆるアイドルストップを実行する場合がある。   2. Description of the Related Art There is known a fuel cell vehicle that is equipped with a fuel cell and a secondary battery and travels by appropriately using these to supply power to a traveling motor. In such a fuel cell vehicle, in order to efficiently use the fuel gas, for example, when driving at a low load, the so-called idle stop is executed in which the power generation by the fuel cell is stopped and the motor is driven only by the secondary battery. There is a case.

しかし、アイドルストップ中に燃料電池への空気供給を停止し続けると、燃料電池の電圧が低下する。電圧の低下代が大きいほど、負荷増大等により燃料電池を再起動する際に要求された電圧まで昇圧するのに時間を要することになる。   However, if the air supply to the fuel cell is continuously stopped during the idle stop, the voltage of the fuel cell decreases. The greater the voltage drop, the longer it takes to boost the voltage to the required voltage when restarting the fuel cell due to increased load or the like.

そこで、特許文献1では、アイドルストップ中に燃料電池の電圧が所定値まで低下したら空気供給を行い、燃料電池の電圧を回復させている。この空気供給は、タイマ等により予め設定した期間だけ行う構成となっている。   Therefore, in Patent Document 1, air supply is performed when the voltage of the fuel cell decreases to a predetermined value during the idle stop, and the voltage of the fuel cell is recovered. This air supply is performed only for a preset period by a timer or the like.

特許第4182732号公報Japanese Patent No. 4182732

しかしながら、特許文献1のように空気供給期間を予め設定する構成では、フィルタ詰まりによる圧損増大等といった経時的な変化に対応できない。このため、アイドルストップ中の電圧回復に必要な空気量を流せなくなる場合が生じ得る。   However, the configuration in which the air supply period is set in advance as in Patent Document 1 cannot cope with changes over time such as an increase in pressure loss due to filter clogging. For this reason, the case where it becomes impossible to flow the air quantity required for the voltage recovery during the idle stop may occur.

ところで、従来は、アイドルストップのために空気供給を停止した後の電圧低下速度のバラツキは、セル間の空気分配のバラツキが主な要因と考えられていた。しかし、実際には、空気供給量が不足している場合に電圧低下速度のバラツキが大きくなることが出願人らによって見出された。   By the way, conventionally, the variation in the voltage drop rate after stopping the air supply for idle stop has been considered to be mainly due to the variation in air distribution between cells. However, it has been found by the applicants that in practice, the variation in the voltage drop rate becomes large when the air supply amount is insufficient.

したがって、特許文献1のような構成により空気供給量が不足すると、空気供給停止後の、セル間の電圧低下速度のバラツキが大きくなる。そして、電圧が大きく低下したところで負荷増大に応じて再起動して、さらなる電圧低下を引き起こすと、特に電圧低下速度が大きなセルが過剰に電圧低下したと診断されてフェイルセーフモードに陥るおそれがある。   Therefore, when the air supply amount is insufficient due to the configuration as in Patent Document 1, the variation in the voltage drop rate between the cells after the air supply is stopped increases. Then, when the voltage is greatly lowered and restarted according to the load increase to cause further voltage drop, a cell having a particularly large voltage drop speed may be diagnosed as being excessively dropped and may fall into the fail-safe mode.

一方、特許文献1のような構成では、製造工程でのバラツキ等による個体差によって過剰な量の空気を供給することになる場合も生じ得る。例えば上限電圧を超えないよう制御する場合には、上限電圧を維持するために電流が流れる時間が長くなる。その結果、余分に発電することになって、水素の消費量が無駄に増加する。一方、アイドルストップ中の電流値を一定に維持するよう制御する場合には、過剰に空気を流すことによって、総電圧が上昇し、または高電圧状態が長く続くので、高電位劣化が進行してしまう。   On the other hand, in the configuration as in Patent Document 1, an excessive amount of air may be supplied due to individual differences due to variations in the manufacturing process. For example, when control is performed so as not to exceed the upper limit voltage, the time during which current flows in order to maintain the upper limit voltage becomes longer. As a result, extra power is generated, and the amount of hydrogen consumption increases unnecessarily. On the other hand, when controlling to keep the current value during idle stop constant, the total voltage rises or the high voltage state continues for a long time due to excessive air flow. End up.

そこで、本発明では、アイドルストップ中に再起動に備えて空気供給を行う際に、各セルに過不足なく空気を供給し得る燃料電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of supplying air to each cell without excess or deficiency when air is supplied in preparation for restart during idle stop.

本発明の燃料電池システムは、セル電圧またはセル群電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部の検出結果に基づいて電圧状態を演算するセル電圧演算部と、その演算結果に基づいてアイドルストップ中にカソードへ間欠供給する空気供給量の前回値が過多、または不足か否かを判定する演算結果判定部を備える。さらに、演算結果判定部の判定結果に応じて空気供給量を予め設定した固定値または前回供給量に対して減量、または増量するよう決定する供給空気量決定部を備える。   The fuel cell system of the present invention includes a voltage detection unit that detects a cell voltage or a cell group voltage, a cell voltage calculation unit that calculates a voltage state based on a detection result of the voltage detection unit, and an idle stop based on the calculation result A calculation result determination unit for determining whether or not the previous value of the air supply amount intermittently supplied to the cathode is excessive or insufficient is provided. Furthermore, a supply air amount determining unit that determines to decrease or increase the air supply amount with respect to a preset fixed value or the previous supply amount according to the determination result of the calculation result determination unit is provided.

本発明によれば、セル電圧の挙動に基づいて、アイドルストップ中の空気供給量が過多、または不足か否かを判定し、判定結果に応じて空気供給量を補正するので、より適切な空気供給量とすることができる。   According to the present invention, it is determined whether the air supply amount during idle stop is excessive or insufficient based on the behavior of the cell voltage, and the air supply amount is corrected according to the determination result. It can be a supply amount.

第1実施形態に係るシステム構成図である。It is a system configuration figure concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係るアイドルストップ中の空気供給制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the air supply control during the idle stop which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態における空気供給量の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control of the air supply amount in 1st Embodiment. 増量補正量決定に用いるテーブルである。It is a table used for increase correction amount determination. 第1実施形態に係るシステムの構成図の他の例である。It is another example of the block diagram of the system which concerns on 1st Embodiment. 図3の制御ルーチンを実行した場合のタイムチャートである。It is a time chart at the time of performing the control routine of FIG. 上限電圧制御を行う場合の本実施形態の効果を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the effect of this embodiment in the case of performing upper limit voltage control. 一定電流制御を行う場合の本実施形態の効果を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the effect of this embodiment in the case of performing constant current control. 第2実施形態における空気供給量の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control of the air supply amount in 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るアイドルストップ中の空気供給制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the air supply control during idle stop which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態における空気供給量の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control of the air supply amount in 3rd Embodiment.

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るシステムの構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a system according to the first embodiment of the present invention.

燃料電池スタック1は、直流電源であり、電解質膜4をアノード2とカソード3で挟持した単セルが複数積層された構造を有する。なお、図1では単セルのみを示している。   The fuel cell stack 1 is a direct current power source and has a structure in which a plurality of single cells each having an electrolyte membrane 4 sandwiched between an anode 2 and a cathode 3 are stacked. FIG. 1 shows only a single cell.

アノード2には、水素供給通路7から燃料としての水素ガスが供給される。カソード3には空気供給通路8から酸化剤ガスとしての空気が供給される。   Hydrogen gas as fuel is supplied to the anode 2 from the hydrogen supply passage 7. Air as an oxidant gas is supplied to the cathode 3 from the air supply passage 8.

水素供給通路7には、図示しない圧力調整弁が介装されている。これにより、水素タンク5内の高圧水素は、所定の圧力まで減圧されてからアノード2に供給される。   The hydrogen supply passage 7 is provided with a pressure control valve (not shown). Thereby, the high-pressure hydrogen in the hydrogen tank 5 is supplied to the anode 2 after being depressurized to a predetermined pressure.

空気は、コンプレッサ6により空気供給通路8からカソード3に供給される。なお、カソード3内の空気圧は、図示しない空気圧調整弁により制御される。   Air is supplied from the air supply passage 8 to the cathode 3 by the compressor 6. The air pressure in the cathode 3 is controlled by an air pressure adjusting valve (not shown).

コンプレッサ6の駆動は、コンプレッサ6の回転数を検出する回転数センサ10の検出値等に基づいて、コントローラ9により制御される。   The driving of the compressor 6 is controlled by the controller 9 based on the detection value of the rotation speed sensor 10 that detects the rotation speed of the compressor 6.

コントローラ9は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ9を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。   The controller 9 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). The controller 9 can be composed of a plurality of microcomputers.

また、コントローラ9は、電圧検出部として各セルに設けた電圧センサ11の検出値に基づいて、燃料電池スタック1の電圧及び単セルの平均電圧の算出、さらには最低電圧の特定等を行う。なお、電圧センサを各セルではなく、複数の単セルの集合であるセル群毎に設置し、セル群電圧に基づいて燃料電池スタック1の電圧及びセル群の平均電圧の算出、そして最低電圧の特定等を算出するようにしてもよい。   Further, the controller 9 calculates the voltage of the fuel cell stack 1 and the average voltage of the single cell, and specifies the minimum voltage based on the detection value of the voltage sensor 11 provided in each cell as a voltage detection unit. In addition, a voltage sensor is installed for each cell group that is a set of a plurality of single cells, not for each cell, and the voltage of the fuel cell stack 1 and the average voltage of the cell group are calculated based on the cell group voltage. You may make it calculate specific etc.

上記のような構成の燃料電池システムを、電動モータを駆動源として走行する車両に搭載する。また、この車両には、燃料電池スタック1の他に二次電池も搭載する。燃料電池スタック1で発電した電力は、電動モータの駆動に用いられる他に、二次電池に充電される。そして、コントローラ9が、運転状態に応じて燃料電池システム又は二次電池から電動モータへの電力供給を制御する。   The fuel cell system configured as described above is mounted on a vehicle that travels using an electric motor as a drive source. In addition to the fuel cell stack 1, a secondary battery is also mounted on this vehicle. In addition to being used for driving the electric motor, the power generated by the fuel cell stack 1 is charged to the secondary battery. And the controller 9 controls the electric power supply from a fuel cell system or a secondary battery to an electric motor according to a driving | running state.

コントローラ9は、例えば低負荷走行時のように要求電力が低い場合には、燃料電池スタック1の発電を一時的に停止して二次電池の電力だけで電動モータや補機類等を駆動する、いわゆるアイドルストップを実行する。アイドルストップは、二次電池の充電量が所定の閾値を下回った場合や、加速要求等によって要求電力が増大した場合に終了する。   For example, when the required power is low, such as during low-load running, the controller 9 temporarily stops the power generation of the fuel cell stack 1 and drives the electric motor, auxiliary equipment, etc. using only the power of the secondary battery. The so-called idle stop is executed. The idle stop ends when the charge amount of the secondary battery falls below a predetermined threshold or when the required power increases due to an acceleration request or the like.

アイドルストップ中は、カソード3への空気供給が停止されるが、カソード3内に残留している酸素がカソード3に透過してきた水素と反応することで消費され、スタック総電圧は徐々に低下する。このため、アイドルストップ継続時間が延びるほど、アイドルストップからの復帰時にスタック総電圧が回復するまでに要する時間が長くなり、加速要求等に対する応答遅れが大きくなる。   During the idle stop, the air supply to the cathode 3 is stopped, but oxygen remaining in the cathode 3 is consumed by reacting with hydrogen that has permeated the cathode 3, and the total stack voltage gradually decreases. . For this reason, the longer the idle stop duration time, the longer the time required for the stack total voltage to recover when returning from idle stop, and the greater the delay in response to an acceleration request or the like.

そこで、コントローラ9は、アイドルストップ中に燃料電池スタック1の平均電圧が予め設定した電圧V0まで低下したら、電圧を回復させるためにカソード3への空気供給を行う。なお、総電圧を算出し、これが所定電圧まで低下したら空気供給を行なうようにしてもよい。   Therefore, when the average voltage of the fuel cell stack 1 drops to the preset voltage V0 during the idle stop, the controller 9 supplies air to the cathode 3 in order to recover the voltage. The total voltage may be calculated, and air supply may be performed when the total voltage is reduced to a predetermined voltage.

ところで、燃料電池スタック1への空気供給量が不足すると、単セル間の電圧低下速度のバラツキが大きくなり、スタック内の最低電圧と平均セル電圧の低下速度の差が大きくなる。つまり、スタック内の残存酸素量とセル電圧とには強い相関がある。そこで、コントローラ9はセル電圧に基づいてアイドルストップ中の空気供給制御を行なう。   By the way, when the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 is insufficient, the variation in the voltage drop rate between the single cells increases, and the difference between the lowest voltage in the stack and the decrease rate of the average cell voltage increases. That is, there is a strong correlation between the residual oxygen amount in the stack and the cell voltage. Therefore, the controller 9 performs air supply control during idle stop based on the cell voltage.

図2は、コントローラ9がアイドルストップ中に実行する空気供給制御の概要を示す制御ブロック図である。   FIG. 2 is a control block diagram showing an outline of air supply control executed by the controller 9 during idle stop.

電圧センサ11の検出値は、セル電圧演算部21に読み込まれ、ここで燃料電池スタック1の平均電圧及びスタック内で最も電圧が低いセルの電圧(以下、これを最低電圧という)を求める。セル電圧演算部21での演算結果に基づいて、演算結果判定部22ではアイドルストップ中の空気供給による充填量が過多、不足、又は適当のいずれかを判定する。   The detection value of the voltage sensor 11 is read into the cell voltage calculation unit 21, and the average voltage of the fuel cell stack 1 and the voltage of the cell having the lowest voltage in the stack (hereinafter referred to as the minimum voltage) are obtained. Based on the calculation result in the cell voltage calculation unit 21, the calculation result determination unit 22 determines whether the filling amount by air supply during idle stop is excessive, insufficient, or appropriate.

一方、空気供給量演算部24では、回転数センサ10の検出値に基づいてアイドルストップ中の空気供給量を演算する。   On the other hand, the air supply amount calculation unit 24 calculates the air supply amount during idle stop based on the detection value of the rotation speed sensor 10.

そして、供給空気量決定部23では、過多、不足、又は適当の判定結果と、空気供給量演算部24の演算結果とに基づいて、次の空気供給量を決定し、コンプレッサ6を制御する。つまり、前回の空気供給量が適当であったか否かをアイドルストップ中の電圧に基づいて判断し、今回の空気供給量を補正する。具体的な演算等については、図3に従って説明する。   Then, the supply air amount determination unit 23 determines the next air supply amount based on the determination result of excess, deficiency, or appropriate and the calculation result of the air supply amount calculation unit 24, and controls the compressor 6. That is, it is determined whether or not the previous air supply amount is appropriate based on the voltage during idle stop, and the current air supply amount is corrected. Specific calculations and the like will be described with reference to FIG.

図3は、アイドルストップ時の空気供給停止期間中にコントローラ9が実行する、空気供給量決定のための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、空気供給停止期間中に燃料電池スタック1の平均電圧または総電圧が空気供給開始判定用の下限値まで低下したとき、つまり空気供給開始直前に実行する。   FIG. 3 is a flowchart showing a control routine for determining the air supply amount, which is executed by the controller 9 during the air supply stop period during idling stop. This control routine is executed when the average voltage or the total voltage of the fuel cell stack 1 drops to the lower limit value for air supply start determination during the air supply stop period, that is, immediately before the start of air supply.

ステップS100、S110で、コントローラ9は電圧センサ11の検出値を読み込み、燃料電池スタック1の平均電圧AveCV、最低電圧MinCVを演算する。   In steps S100 and S110, the controller 9 reads the detection value of the voltage sensor 11, and calculates the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV of the fuel cell stack 1.

ステップS120で、コントローラ9は最低電圧MinCVが閾値Vb以上か否かを判定する。閾値Vbは空気供給量が不足しているか否かの境界値である。最低電圧MinCVが閾値Vb以上の場合はステップS130の処理を実行し、閾値Vbより低い場合、つまり空気供給量が不足している場合はステップS150の処理を実行する。   In step S120, the controller 9 determines whether or not the minimum voltage MinCV is equal to or higher than the threshold value Vb. The threshold value Vb is a boundary value indicating whether or not the air supply amount is insufficient. When the minimum voltage MinCV is equal to or higher than the threshold value Vb, the process of step S130 is executed. When the minimum voltage MinCV is lower than the threshold value Vb, that is, when the air supply amount is insufficient, the process of step S150 is executed.

なお、ここでは最低電圧MinCVと閾値Vbを比較しているが、ステップS110で最低電圧MinCVの次に低いセル電圧も求めておき、このN番目に低い電圧と閾値Vbとを比較するようにしてもよい。すなわち、空気供給量の過不足を判定し得るセル電圧であればよい。後述するステップS130についても同様である。   Although the lowest voltage MinCV is compared with the threshold value Vb here, the next lowest cell voltage after the lowest voltage MinCV is obtained in step S110, and the Nth lowest voltage is compared with the threshold value Vb. Also good. That is, any cell voltage that can determine whether the air supply amount is excessive or insufficient is acceptable. The same applies to step S130 described later.

ステップS130で、コントローラ9は最低電圧MinCVが閾値Vaより小さいか否かを判定する。閾値Vaは空気供給量が過多であるか否かの境界値である。最低電圧MinCVが閾値Vaより高ければステップS140の処理を実行し、閾値Va以下の場合、つまり空気供給量が過多の場合はステップS160の処理を実行する。   In step S130, the controller 9 determines whether or not the minimum voltage MinCV is smaller than the threshold value Va. The threshold value Va is a boundary value indicating whether or not the air supply amount is excessive. If the minimum voltage MinCV is higher than the threshold value Va, the process of step S140 is executed. If the minimum voltage MinCV is less than the threshold value Va, that is, if the air supply amount is excessive, the process of step S160 is executed.

ステップS140で、コントローラ9は空気供給量を現状維持する。これは、前回の空気供給量が適正であったためである。   In step S140, the controller 9 maintains the current air supply amount. This is because the previous air supply amount was appropriate.

なお、システム起動後の初回演算時には、空気供給量を少なくともカソードアクティブエリア容積より大きい値に設定する。アクティブエリア容積とは、各単セルの発電に寄与する反応面の面積に、反応面に接する空気流路の高さを乗じ、これをセル積層数分だけ合計したものであり、ガス拡散層の空孔容積も含む。アクティブエリア容積以上の空気を供給すれば、全ての単セルに十分な量の空気が供給され、単セル間の電圧低下速度のバラツキを抑制することができる。その結果、特定の単セルの電圧低下によってフェイルセーフモードに切り替わる可能性を低減することができる。   Note that the air supply amount is set to a value at least larger than the cathode active area volume at the first calculation after the system is started. The active area volume is obtained by multiplying the area of the reaction surface that contributes to power generation of each single cell by the height of the air flow path in contact with the reaction surface, and totaling this by the number of stacked cells. Includes pore volume. If air having an active area volume or more is supplied, a sufficient amount of air is supplied to all the single cells, and variations in the voltage drop rate between the single cells can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the possibility of switching to the fail-safe mode due to a voltage drop of a specific single cell.

ステップS150で、コントローラ9は供給量を増量する。具体的には、不足か否かを判定したときの平均電圧AveCVと最低電圧MinCVとの差を算出し、例えば図4に示すようなテーブルを検索することによって増量割合を設定し、この増量割合を用いて前回の空気供給量を補正する。図4の縦軸は増量割合、横軸は平均電圧AveCVと最低電圧MinCVとの差を示している。図4に示すように、平均電圧AveCVと最低電圧MinCVとの差が大きくなるほど増量割合も大きくなる。   In step S150, the controller 9 increases the supply amount. Specifically, the difference between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV when it is determined whether or not it is insufficient is calculated, and the increase rate is set by searching, for example, a table as shown in FIG. Is used to correct the previous air supply. The vertical axis of FIG. 4 indicates the increase rate, and the horizontal axis indicates the difference between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV. As shown in FIG. 4, the increase rate increases as the difference between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV increases.

なお、平均電圧AveCVと最低電圧MinCVとの差が極小さい領域では、増量割合が負の値、つまり減量することになる。この領域は、最低電圧MinCVが閾値Vaより高い場合、つまり後述するステップS160で使用する減量領域である。最低電圧MinCVが閾値Vbより低い場合には、減量領域となることはない。   In the region where the difference between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV is extremely small, the increase rate is a negative value, that is, the amount is decreased. This region is a weight reduction region used when the minimum voltage MinCV is higher than the threshold value Va, that is, in step S160 described later. When the minimum voltage MinCV is lower than the threshold value Vb, it does not become a reduction area.

ステップS160で、コントローラ9は供給量を減量する。具体的には、例えば図4に示すようなテーブルを検索することによって減量割合を設定し、この減量割合を用いて前回の空気供給量を補正する。   In step S160, the controller 9 decreases the supply amount. Specifically, for example, a reduction rate is set by searching a table as shown in FIG. 4, and the previous air supply amount is corrected using this reduction rate.

なお、上記制御ルーチンは、制御精度向上の観点からは空気供給開始直前に行うのが望ましいが、空気供給停止期間中であればいつ実行してもかまわない。この場合、閾値Va、Vbは、実行するタイミングに応じた値を設定する必要がある。   The above control routine is preferably performed immediately before the start of air supply from the viewpoint of improving control accuracy, but may be executed at any time during the air supply stop period. In this case, the threshold values Va and Vb need to be set according to the execution timing.

また、ステップS150またはステップS160で増減補正する対象は、前回供給値に限られるものではない。例えば、基準となる供給量を固定値として設定しておき、これを増減補正するようにしてもよい。この場合、回転数センサ10及び空気供給量演算部24が不要となる。図5に示すように、空気供給通路8に流量計31を配置し、空気流量を直接検出するようにしてもよい。   Further, the target to be increased or decreased in step S150 or step S160 is not limited to the previous supply value. For example, a reference supply amount may be set as a fixed value, and this may be increased or decreased. In this case, the rotation speed sensor 10 and the air supply amount calculation unit 24 are not necessary. As shown in FIG. 5, a flow meter 31 may be disposed in the air supply passage 8 to directly detect the air flow rate.

図6は、上記制御を実行した場合のタイムチャートである。   FIG. 6 is a time chart when the above control is executed.

ここでは、タイミングT1で前回の空気供給を終了して、タイミングT2までが空気供給停止区間となる。空気供給を停止するとセル電圧の低下が始まり、タイミングT2で平均電圧AveCVが閾値V0になると、空気供給を再開する。このとき、最低電圧MinCVが閾値Vbより低いので、平均電圧AveCVと最低電圧MinCVとの差に基づいて、タイミングT2からの空気供給量を増量補正する。その結果、タイミングT3まで空気供給することになる。   Here, the previous air supply is terminated at timing T1, and the period until timing T2 is the air supply stop section. When the air supply is stopped, the cell voltage starts decreasing, and when the average voltage AveCV reaches the threshold value V0 at the timing T2, the air supply is resumed. At this time, since the minimum voltage MinCV is lower than the threshold value Vb, the air supply amount from the timing T2 is corrected to increase based on the difference between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV. As a result, air is supplied until timing T3.

なお、前回供給量の過不足の判定は、理想的には空気供給を再開する直前のタイミングT2であるが、これより前に行なってもよい。ただし、タイミングT2より前に行なう場合には、これに合わせた閾値Va、Vbとする必要がある。   The determination of whether the previous supply amount is excessive or insufficient is ideally the timing T2 immediately before resuming the air supply, but it may be performed before this. However, when it is performed before the timing T2, it is necessary to set the thresholds Va and Vb according to this.

次に、本実施形態のように空気供給量を制御することによる効果について説明する。   Next, the effect of controlling the air supply amount as in this embodiment will be described.

燃料電池スタック1への空気供給量が不足すると、単セル間の電圧低下速度のバラツキが大きくなる。つまり、最低電圧MinCVと平均セル電圧AveCVの低下速度の差が大きくなる。   When the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 is insufficient, the variation in the voltage drop rate between the single cells increases. That is, the difference in the decrease rate between the minimum voltage MinCV and the average cell voltage AveCV is increased.

このため、電圧が低下した状態でアイドルストップから復帰すると、負荷への電力供給再開による更なる電圧低下によって、最低電圧MinCVが大幅に小さくなる。セル電圧が大幅に低い単セルがあると、セルの診断装置によって異常ありと診断され、フェイルセーフモードに切り替わるおそれがある。   For this reason, when returning from the idle stop in a state where the voltage is lowered, the minimum voltage MinCV is significantly reduced due to further voltage drop due to resumption of power supply to the load. If there is a single cell with a significantly low cell voltage, the cell diagnosis device diagnoses that there is an abnormality and there is a risk of switching to the fail-safe mode.

これに対して本実施形態では、アイドルストップ中の空気供給量をセル電圧に基づいて制御しているので、各単セルに電圧回復のために必要な空気量を供給し、充填量不足によるセル電圧低下速度のバラツキを抑制することができる。その結果、図6中に示すように、タイミングT3以降の電圧低下速度のバラツキが小さくなり、上述したようなフェイルセーフモードへの切り替わりを防止できる。   On the other hand, in this embodiment, the air supply amount during idle stop is controlled based on the cell voltage, so the air amount necessary for voltage recovery is supplied to each single cell, and the cell due to insufficient filling amount Variation in the voltage drop rate can be suppressed. As a result, as shown in FIG. 6, the variation in the voltage drop rate after timing T3 is reduced, and switching to the fail-safe mode as described above can be prevented.

また、アイドルストップ中の空気供給量を適正化されることにより、燃費性能の向上を図ることもできる。図7は、燃料電池スタック1のスタック電圧が上限値を超えないように制御する場合のタイムチャートである。具体的には、電流の大きさを制御することにより、スタック電圧が上限値を超えないようにする。これを、上限電圧制御と呼ぶ。上限値は、高電位劣化を防止し得る値に設定する。図中の時間T1は、設計時に電圧回復の為に必要な空気供給量に基づいて算出した供給時間である。   In addition, fuel efficiency can be improved by optimizing the air supply amount during idle stop. FIG. 7 is a time chart when the stack voltage of the fuel cell stack 1 is controlled so as not to exceed the upper limit value. Specifically, the stack voltage is prevented from exceeding the upper limit value by controlling the magnitude of the current. This is called upper limit voltage control. The upper limit value is set to a value that can prevent high potential deterioration. A time T1 in the figure is a supply time calculated based on an air supply amount necessary for voltage recovery at the time of design.

スタック電圧が下限電圧まで低下したタイミングT1で空気供給を開始し、タイミングT2でスタック電圧が上限電圧に達している。設計通りの空気流量であれば、タイミングT4まで空気供給を継続することで、電圧回復に必要な空気量が供給される。しかし、部品の個体差等の要因により設計よりも多くの空気が流れ、タイミングT3で電圧回復に必要な空気量の供給が終了すると、タイミングT3からタイミングT4までは、無駄に空気を供給して、無駄な発電を行うことになる。その結果、水素を無駄に消費することになる。また、生成水の量も増加し、水詰まりの可能性が高まってしまう。   Air supply is started at the timing T1 when the stack voltage is reduced to the lower limit voltage, and the stack voltage reaches the upper limit voltage at the timing T2. If the air flow rate is as designed, the air supply necessary for voltage recovery is supplied by continuing the air supply until timing T4. However, if more air flows than designed due to factors such as individual differences in parts, and supply of the amount of air necessary for voltage recovery is completed at timing T3, air is wasted from timing T3 to timing T4. , You will be wasted power generation. As a result, hydrogen is wasted. In addition, the amount of generated water increases and the possibility of water clogging increases.

これに対して本実施形態では、セル電圧の挙動に応じて空気供給量が過多、不足、適当のいずれなのかを判定し、判定結果に基づいて空気供給量を補正するので、より適切な空気供給量となる。したがって、上限電圧制御を行う場合に、無駄な水素消費や、余分な生成水による水詰まりの可能性増大といった問題が生じない。   On the other hand, in this embodiment, it is determined whether the air supply amount is excessive, insufficient, or appropriate according to the behavior of the cell voltage, and the air supply amount is corrected based on the determination result. Supply amount. Therefore, when the upper limit voltage control is performed, problems such as unnecessary hydrogen consumption and an increase in the possibility of clogging due to excess generated water do not occur.

図8は、アイドルストップ中の電流値を一定に制御する場合のタイムチャートである。具体的には、発電の有無によらず電流値を一定に保持する。これを一定電流制御と呼ぶ。   FIG. 8 is a time chart when the current value during idling stop is controlled to be constant. Specifically, the current value is kept constant regardless of the presence or absence of power generation. This is called constant current control.

設計通りの空気流量であれば、タイミングT3まで空気供給を継続することで、電圧回復に必要な空気量が供給される。しかし、部品の個体差等の要因により設計よりも多くの空気が流れ、タイミングT2で電圧回復に必要な空気量の供給が終了すると、タイミングT2からタイミングT3までは、無駄に空気を供給することになる。そして、図8のようにタイミングT2で既に高電位劣化の進行が顕著になる電圧を超えている場合には、タイミングT2からタイミングT3までの空気供給は、燃料電池スタック1の高電位劣化を進行させるだけである。また、無駄な空気供給のためにコンプレッサ6での消費電力が増大してしまう。   If the air flow rate is as designed, the air supply necessary for voltage recovery is supplied by continuing the air supply until timing T3. However, if more air flows than the design due to factors such as individual differences in parts, and supply of the amount of air necessary for voltage recovery is completed at timing T2, air is wasted from timing T2 to timing T3. become. Then, as shown in FIG. 8, when the voltage at which the progress of the high potential deterioration has already become noticeable at the timing T2, the air supply from the timing T2 to the timing T3 progresses the high potential deterioration of the fuel cell stack 1. Just let it. Further, power consumption in the compressor 6 increases due to wasteful air supply.

これに対して本実施形態では、セル電圧の挙動に応じて空気供給量が過多、不足、適当のいずれなのかを判定し、判定結果に基づいて空気供給量を補正するので、より適切な空気供給量となる。したがって、高電位劣化の進行を抑制することができる。また、コンプレッサ6の消費電力の増大を防止できる。   On the other hand, in this embodiment, it is determined whether the air supply amount is excessive, insufficient, or appropriate according to the behavior of the cell voltage, and the air supply amount is corrected based on the determination result. Supply amount. Therefore, the progress of the high potential deterioration can be suppressed. Further, an increase in power consumption of the compressor 6 can be prevented.

また、本実施形態では、コンプレッサ6の回転数に基づいて算出した空気供給量または流量計31により実測した空気供給量を増減補正するので、より高精度でアイドルストップ中の空気供給量を制御することができる。   In the present embodiment, the air supply amount calculated based on the rotation speed of the compressor 6 or the air supply amount actually measured by the flow meter 31 is corrected to increase or decrease, so that the air supply amount during idle stop is controlled with higher accuracy. be able to.

また、スタック内の状態を推定するのに、スタック内の残存酸素量と相関の強いセル電圧を用いるので、高い精度で推定することができる。さらに、その推定結果に基づいて、増量分または減量分を調整するので、空気供給量をより適正に制御することができる。   Further, since the cell voltage having a strong correlation with the residual oxygen amount in the stack is used for estimating the state in the stack, it can be estimated with high accuracy. Furthermore, since the increase or decrease is adjusted based on the estimation result, the air supply amount can be controlled more appropriately.

(第2実施形態)
本実施形態は、システムの構成及び基本的な制御ルーチンについては第1実施形態と同様であり、アイドルストップ中の空気供給量の過不足を判定する方法のみが異なる。そこで、この相違点について説明する。
(Second Embodiment)
The present embodiment is the same as the first embodiment with respect to the system configuration and the basic control routine, and only the method for determining the excess or deficiency of the air supply amount during idle stop is different. Therefore, this difference will be described.

図9は本実施形態でコントローラ9が実行する空気供給量決定のための制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a control routine for determining the air supply amount executed by the controller 9 in the present embodiment.

ステップS200で、コントローラ9は電圧センサ11の検出値を読み込む。   In step S200, the controller 9 reads the detection value of the voltage sensor 11.

ステップS210で、コントローラ9は最低電圧MinCVの電圧低下速度△CVを演算する。なお、電圧低下速度△CVは速度の絶対値とする。つまり、電圧低下速度△CVの値が大きいほど、より速く電圧が低下することになる。   In step S210, the controller 9 calculates a voltage drop rate ΔCV of the minimum voltage MinCV. The voltage drop speed ΔCV is an absolute value of the speed. That is, the voltage decreases faster as the value of the voltage decrease rate ΔCV is larger.

ステップS220で、コントローラ9は電圧低下速度△CVが閾値Vb以下か否かを判定する。閾値Vbは空気供給量が不足するか否かの境界値である。電圧低下速度△CVが閾値Vb以下の場合はステップS230の処理を実行し、閾値Vbより大きい場合、つまり空気供給量が不足している場合はステップS250の処理を実行する。   In step S220, the controller 9 determines whether or not the voltage drop rate ΔCV is equal to or less than the threshold value Vb. The threshold value Vb is a boundary value indicating whether or not the air supply amount is insufficient. When the voltage drop rate ΔCV is equal to or lower than the threshold value Vb, the process of step S230 is executed. When the voltage drop rate ΔCV is larger than the threshold value Vb, that is, when the air supply amount is insufficient, the process of step S250 is executed.

ステップS230で、コントローラ9は電圧低下速度△CVが閾値Vaより大きいか否かを判定する。閾値Vaは、空気供給量が過多となるか否かの境界値である。電圧低下速度△CVが閾値Vaより大きい場合はステップS240の処理を実行し、電圧低下速度△CVが閾値Va以下の場合、つまり空気供給量が過多の場合には、ステップS260の処理を実行する。   In step S230, the controller 9 determines whether or not the voltage drop rate ΔCV is greater than the threshold value Va. The threshold value Va is a boundary value indicating whether or not the air supply amount is excessive. When the voltage drop rate ΔCV is larger than the threshold value Va, the process of step S240 is executed. When the voltage drop rate ΔCV is equal to or less than the threshold value Va, that is, when the air supply amount is excessive, the process of step S260 is executed. .

ステップS240−S260は、図3のステップS140−S160と同様なので説明を省略する。   Steps S240-S260 are the same as steps S140-S160 in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば第1実施形態と同様に、アイドルストップ中の空気供給量を適切に制御することができる。   As described above, according to the present embodiment, the air supply amount during idle stop can be appropriately controlled as in the first embodiment.

なお、電圧低下速度△CVの換わりに、平均電圧AveCVと最低電圧MinCVの偏差の大きさを用いてもよい。この場合、偏差が不足判定用の閾値より大きければ供給量増量、偏差が過多判定用の閾値より小さければ供給量減量、両閾値の間であれば現状維持となる。   Instead of the voltage drop rate ΔCV, the magnitude of the deviation between the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV may be used. In this case, if the deviation is larger than the threshold value for insufficient determination, the supply amount is increased. If the deviation is smaller than the excessive determination threshold value, the supply amount is decreased.

(第3実施形態)
本実施形態は、基本的なシステム構成は第1実施形態と同様であるが、アイドルストップ中の空気供給量をすべて記憶する構成となっているという相違点がある。
(Third embodiment)
The basic system configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but there is a difference that all air supply amounts during idle stop are stored.

図10は、本実施形態における、コントローラ9によるアイドルストップ中の空気供給制御の概要を示す制御ブロック図である。図10に示すように、供給空気量決定部23で空気供給量を決定した後、それを記憶する供給量記憶部40を備える。第1実施形態では、供給空気量決定部23で設定した空気供給量が次回演算時まで保持されるだけであるが、本実施形態では、供給量記憶部40が少なくとも前々回と前回の空気供給量を記憶する。   FIG. 10 is a control block diagram showing an overview of air supply control during idle stop by the controller 9 in the present embodiment. As shown in FIG. 10, after the air supply amount is determined by the supply air amount determination unit 23, a supply amount storage unit 40 for storing the air supply amount is provided. In the first embodiment, the air supply amount set by the supply air amount determination unit 23 is only held until the next calculation, but in this embodiment, the supply amount storage unit 40 is at least the previous time and the previous air supply amount. Remember.

図11は、本実施形態でコントローラ9が実行する空気供給量決定のための制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing a control routine for determining the air supply amount executed by the controller 9 in the present embodiment.

ステップS300、S310で、コントローラ9は電圧センサ11の検出値を読み込み、平均電圧AveCV、最低電圧MinCVを演算する。   In steps S300 and S310, the controller 9 reads the detection value of the voltage sensor 11, and calculates the average voltage AveCV and the minimum voltage MinCV.

ステップS320で、コントローラ9は最低電圧MinCVが閾値Vb以下か否かを判定する。閾値Vbは空気供給量が不足しているか否かの境界値である。最低電圧MinCVが閾値Vb以下の場合、空気供給量が不足している場合はステップS330の処理を実行し、閾値Vbより大きい場合はステップS370の処理を実行する。   In step S320, the controller 9 determines whether or not the minimum voltage MinCV is equal to or lower than the threshold value Vb. The threshold value Vb is a boundary value indicating whether or not the air supply amount is insufficient. When the minimum voltage MinCV is less than or equal to the threshold value Vb, the process of step S330 is executed if the air supply amount is insufficient, and the process of step S370 is executed if it is greater than the threshold value Vb.

ステップS330で、コントローラ9は不足カウンタCdownに1を加算し、過多カウンタCupを0にする。   In step S330, the controller 9 adds 1 to the shortage counter Cdown and sets the excess counter Cup to 0.

ステップS340で、コントローラ9は不足カウンタCdownが1より大きいか否かを判定する。大きい場合はステップS350の処理を実行し、小さい場合はステップS360の処理を実行する。   In step S340, the controller 9 determines whether or not the shortage counter Cdown is greater than 1. If larger, the process of step S350 is executed, and if smaller, the process of step S360 is executed.

ステップS350で、コントローラ9は図3のステップS150と同様に前回供給量に対して増量補正を行なう。これを式に表すと、下式(1)のようになる。増量分αは可変値であり、第1実施形態と同様に設定する。   In step S350, the controller 9 performs an increase correction on the previous supply amount in the same manner as in step S150 of FIG. This is expressed by the following equation (1). The increment α is a variable value and is set in the same manner as in the first embodiment.

Q(i)=Q(i−1)+α ・・・(1)
Q(i):i回目の空気供給における空気供給量、α:増量分
Q (i) = Q (i-1) + α (1)
Q (i): Air supply amount in the i-th air supply, α: Increase amount

ステップS360で、コントローラ9はステップS350と同様に空気供給量を増量補正する。ただし、今回の空気供給量が、前回の空気供給量以上かつ前々回の空気供給量以下となるように増量分αを設定する。ステップS360の処理を行なうのは、空気供給量が過多のため空気供給量を減量補正した結果、不足に転じた場合である。すなわち、前々回の空気供給量では不足だが、前回の空気供給量では過多となる。そこで、上述したように空気供給量が前回以上かつ前々回以下となるように増量分αを設定する。   In step S360, the controller 9 increases and corrects the air supply amount in the same manner as in step S350. However, the amount of increase α is set so that the current air supply amount is not less than the previous air supply amount and not more than the previous air supply amount. The process of step S360 is performed when the air supply amount is excessive and the result is that the air supply amount is reduced as a result of correcting the decrease in the air supply amount. That is, the previous air supply amount is insufficient, but the previous air supply amount is excessive. Therefore, as described above, the increased amount α is set so that the air supply amount is not less than the previous time and not more than once before.

ステップS370で、コントローラ9は最低電圧MinCVが閾値Vaより大きいか否かを判定する。大きい場合はステップS380の処理を実行し、小さい場合はステップS420の処理を実行する。   In step S370, the controller 9 determines whether or not the minimum voltage MinCV is larger than the threshold value Va. If larger, the process of step S380 is executed, and if smaller, the process of step S420 is executed.

ステップS380で、コントローラ9は不足カウンタCdownを0にし、過多カウンタCupに1を加算する。   In step S380, the controller 9 sets the deficiency counter Cdown to 0 and adds 1 to the excess counter Cup.

ステップS390で、コントローラ9は過多カウンタCupが1より大きいか否かを判定し、大きい場合はステップS400の処理を実行し、小さい場合はステップS410の処理を実行する。   In step S390, the controller 9 determines whether or not the excess counter Cup is larger than 1. If the excess counter Cup is larger, the process of step S400 is performed, and if smaller, the process of step S410 is performed.

ステップS400で、コントローラ9は図3のステップS160と同様に前回供給量に対して減量補正を行なう。これを式に表すと、下式(2)のようになる。減量分βは可変値であり、第1実施形態と同様に設定する。   In step S400, the controller 9 performs a decrease correction for the previous supply amount in the same manner as in step S160 of FIG. This is expressed by the following equation (2). The decrease amount β is a variable value and is set in the same manner as in the first embodiment.

Q(i)=Q(i−1)−β ・・・(2)
Q(i):i回目の空気供給における空気供給量、β:減量増量分
Q (i) = Q (i−1) −β (2)
Q (i): Air supply amount in the i-th air supply, β: Weight loss increase

ステップS410で、コントローラ9はステップS400と同様に空気供給量を減量補正する。ただし、今回の空気供給量が、前々回の空気供給量以上かつ前回の空気供給量以下となるように減量分βを設定する。ステップS410の処理を行なうのは、空気供給量が不足しているため空気供給量を増量補正した結果、過多に転じた場合である。すなわち、前々回の空気供給量では不足だが、前回の空気供給量では過多となる。そこで、上述したように空気供給量が前々回以上かつ前回以下となるように減量分βを設定する。   In step S410, the controller 9 corrects the amount of air supply to be reduced as in step S400. However, the amount of decrease β is set so that the current air supply amount is not less than the previous air supply amount and not more than the previous air supply amount. The process of step S410 is performed when the air supply amount is insufficient and, as a result of increasing the air supply amount, the result is an excessive amount. That is, the previous air supply amount is insufficient, but the previous air supply amount is excessive. Therefore, as described above, the amount of decrease β is set so that the air supply amount is not less than the previous time and not more than the previous time.

ステップS420で、コントローラ9は空気供給量を現状維持する。そしてステップS430でコントローラ9は不足カウンタCdown、過多カウンタCupをいずれも0にする。   In step S420, the controller 9 maintains the current air supply amount. In step S430, the controller 9 sets both the shortage counter Cdown and the excess counter Cup to 0.

このように、本制御ルーチンでは、最低電圧MinCVが閾値Vbを下回っている場合は閾値Vaを上回るまで増量補正を繰り返し、上回ったら前回の空気供給量に対して減量する。一方、最低電圧MinCVが閾値Vaを上回っている場合は閾値Vbを下回るまで減量補正を繰り返し、下回ったら前回の空気供給量に対して増量する。   Thus, in this control routine, when the minimum voltage MinCV is below the threshold value Vb, the increase correction is repeated until it exceeds the threshold value Va. On the other hand, when the minimum voltage MinCV is higher than the threshold value Va, the decrease correction is repeated until it is lower than the threshold value Vb.

これにより、アイドルストップ中の空気供給を繰り返す度に空気供給量が適正値に近づく。   Thereby, the air supply amount approaches an appropriate value every time the air supply during idle stop is repeated.

なお、本制御ルーチンにより設定された空気供給量は、供給量記憶部40の不揮発性記憶部40aに格納される。つまり、今回の車両運転が終了しても、本制御ルーチンにより増減量補正された空気供給量は記憶されている。そして、次回車両運転時には、記憶しておいた空気供給量を使用する。これにより、次回車両運転時には、今回の車両運転で適正値に近づいた空気供給量を最初から使用することができる。   The air supply amount set by this control routine is stored in the nonvolatile storage unit 40a of the supply amount storage unit 40. That is, the air supply amount corrected by the increase / decrease amount by the present control routine is stored even after the current vehicle operation ends. The stored air supply amount is used at the next vehicle operation. Thereby, at the time of the next vehicle operation, the air supply amount that has approached an appropriate value in the current vehicle operation can be used from the beginning.

また、本実施形態において、演算結果判定部22ではアイドルストップ中の空気供給による充填量が過多、不足、または適当のいずれかを判定しているが、アイドルストップ中の空気供給による充填量が過多か否かだけ判定しても良く、あるいはアイドルストップ中の空気供給による充填量が不足か否かだけ判定しても良い。   In the present embodiment, the calculation result determination unit 22 determines whether the amount of filling due to air supply during idle stop is excessive, insufficient, or appropriate. However, the amount of filling due to air supply during idle stop is excessive. It may be determined only whether or not the amount of filling due to air supply during idle stop is insufficient.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

1 燃料電池スタック
2 アノード
3 カソード
4 電解質膜
5 水素タンク
6 コンプレッサ
7 水素供給通路
8 空気供給通路
9 コントローラ
10 回転数センサ
21 セル電圧演算部
22 演算結果判定部
23 供給空気量決定部
24 空気供給量演算部
31 流量計
40 供給量記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Anode 3 Cathode 4 Electrolyte membrane 5 Hydrogen tank 6 Compressor 7 Hydrogen supply path 8 Air supply path 9 Controller 10 Rotational speed sensor 21 Cell voltage calculation part 22 Calculation result judgment part 23 Supply air quantity determination part 24 Air supply quantity Arithmetic unit 31 Flow meter 40 Supply amount storage unit

Claims (14)

セル電圧またはセル群電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出結果に基づいて電圧状態を演算するセル電圧演算部と、
前記セル電圧演算部の演算結果に基づいて、アイドルストップ中にカソードへ間欠供給する空気供給量の前回値が過多、または不足か否かを判定する演算結果判定部と、
前記演算結果判定部の判定結果に応じて前記空気供給量を予め設定した固定値または前回供給量に対して減量、または増量するよう決定する供給空気量決定部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A voltage detector for detecting a cell voltage or a cell group voltage;
A cell voltage calculation unit for calculating a voltage state based on a detection result of the voltage detection unit;
Based on the calculation result of the cell voltage calculation unit, a calculation result determination unit that determines whether the previous value of the air supply amount intermittently supplied to the cathode during idle stop is excessive or insufficient,
A supply air amount determination unit that determines to decrease or increase the air supply amount with respect to a preset fixed value or a previous supply amount according to a determination result of the calculation result determination unit;
A fuel cell system comprising:
前記前回供給量を演算により求める空気供給量演算部を備える請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, further comprising an air supply amount calculation unit that calculates the previous supply amount by calculation. 前記前回供給量を直接計測する流量計を備える請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, further comprising a flow meter that directly measures the previous supply amount. 前記セル電圧演算部は、空気供給停止中の電圧変動に応じて変化する判定値を算出し、
前記演算結果判定部は、予め設定した閾値と前記判定値とを比較することにより、前記固定値または前記前回供給量が過多、不足、または適当のいずれかを判定し、
前記供給空気量決定部は、不足と判定された場合には前記空気供給量を前記固定値または前記前回供給量に対して増量するよう決定する請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池システム。
The cell voltage calculation unit calculates a determination value that changes according to voltage fluctuations during air supply stop,
The calculation result determination unit determines whether the fixed value or the previous supply amount is excessive, insufficient, or appropriate by comparing a predetermined threshold value with the determination value.
The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the supply air amount determination unit determines to increase the air supply amount with respect to the fixed value or the previous supply amount when it is determined that the supply air amount is insufficient. system.
前記セル電圧演算部は、空気供給停止中の電圧変動に応じて変化する判定値を算出し、
前記演算結果判定部は、予め設定した閾値と前記判定値とを比較することにより、前記固定値または前記前回供給量が過多、不足、または適当のいずれかを判定し、
前記供給空気量決定部は、過多と判定された場合には前記空気供給量を前記固定値または前記前回供給量に対して減量するよう決定する請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池システム。
The cell voltage calculation unit calculates a determination value that changes according to voltage fluctuations during air supply stop,
The calculation result determination unit determines whether the fixed value or the previous supply amount is excessive, insufficient, or appropriate by comparing a predetermined threshold value with the determination value.
The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the supply air amount determination unit determines to reduce the air supply amount with respect to the fixed value or the previous supply amount when it is determined that the supply air amount is excessive. system.
前記供給空気量決定部は、前記演算結果判定部の判定結果に応じて前記固定値または前記前回供給量に対する増量分または減量分を変化させる請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池システム。   6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the supply air amount determination unit changes an increase amount or a decrease amount with respect to the fixed value or the previous supply amount according to a determination result of the calculation result determination unit. . 前記供給空気量決定部は、前記空気供給量を前記固定値または前記前回供給量に対して増量する場合、前記閾値と前記判定値との乖離が大きいほど増量分を大きくする請求項4または6に記載の燃料電池システム。   The said supply air amount determination part increases an increase part, so that the difference with the said threshold value and the said determination value is large, when increasing the said air supply amount with respect to the said fixed value or the said last supply amount. The fuel cell system described in 1. アイドルストップ中に行う空気供給の、少なくとも前々回供給量及び前回供給量を記憶する記憶部を備える請求項1から7のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a storage unit that stores at least the previous supply amount and the previous supply amount of air supply performed during idle stop. 前記供給空気量決定部は、前記演算結果判定部が不足と判定したら、判定結果が過多または適当になるまで空気供給量の増量を繰り返す請求項8に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 8, wherein the supply air amount determination unit repeats increasing the air supply amount until the determination result is excessive or appropriate when the calculation result determination unit determines that the calculation result determination unit is insufficient. 前記供給空気決定部は、前記判定結果が不足から過多へ転じたら空気供給量を前回供給量に対して減量するが、減量後の空気供給量を前々回供給量よりは多く設定する請求項9に記載の燃料電池システム。   The supply air determination unit reduces the air supply amount with respect to the previous supply amount when the determination result turns from insufficient to excessive, but sets the air supply amount after the reduction more than the previous supply amount. The fuel cell system described. 前記供給空気量決定部は、前記演算結果判定部が過多と判定したら、判定結果が不足または適当になるまで空気供給量の減量を繰り返す請求項8から10のいずれかに記載の燃料電池システム。   11. The fuel cell system according to claim 8, wherein when the calculation result determination unit determines that the calculation result determination unit is excessive, the supply air amount determination unit repeatedly reduces the air supply amount until the determination result is insufficient or appropriate. 前記供給空気量決定部は、前記判定結果が過多から不足へ転じたら空気供給量を前回供給量に対して増量するが、増量後の空気供給量を前々回供給量よりは少なく設定する請求項11に記載の燃料電池システム。   The supply air amount determination unit increases the air supply amount with respect to the previous supply amount when the determination result changes from being excessive to insufficient, but sets the air supply amount after the increase to be less than the previous supply amount. The fuel cell system described in 1. 前記記憶部は不揮発性記憶部を備え、前記不揮発性記憶部に空気供給量を記憶し、前記供給空気決定部は次回運転時に前記不揮発記憶部に記憶した空気供給量を使用する請求項9から12のいずれかに記載の燃料電池システム。   The storage unit includes a nonvolatile storage unit, stores an air supply amount in the nonvolatile storage unit, and the supply air determination unit uses the air supply amount stored in the nonvolatile storage unit during the next operation. 12. The fuel cell system according to any one of 12 above. 前記供給空気量決定部は、システム製造後の初回運転時における最初のアイドルストップ中の空気供給量を、燃料電池を構成するセル積層体の発電を行うアクティブエリアに面する空気流路の容積と前記アクティブエリアのガス拡散層の空孔容積との和であるアクティブエリア容積より大きくする請求項1から13のいずれかに記載の燃料電池システム。   The supply air amount determination unit determines the air supply amount during the first idle stop at the time of the first operation after the system manufacture, and the volume of the air flow path facing the active area that generates power of the cell stack constituting the fuel cell. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 13, wherein the fuel cell system is larger than an active area volume that is a sum of pore volumes of gas diffusion layers in the active area.
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