JP2013239351A - Fuel cell system and method for operating the same - Google Patents

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正和 濱地
Kenichiro Ueda
健一郎 上田
Kenji Taruie
憲司 樽家
Nobumoto Koiwa
信基 小岩
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of appropriately be adaptable to a requested output, and a method for operating the same.SOLUTION: The fuel cell system comprises: a fuel cell 10; requested output calculating means for calculating a requested output for the fuel cell 10; output controlling means for controlling the output of the fuel cell 10; and degree of humid estimating means for estimating a degree of humid of the fuel cell 10 based on information containing a current value correlated with the degree of humid of the fuel cell 10. When an increment of the requested output calculated by the requested output calculating means, is equal to or higher than a predetermined value and the degree of humid of the fuel cell 10 is estimated by the degree of humid estimating means that it is lower than the predetermined value, the output controlling means reduces a power supplied to the coolant pump 41, required for generating power of the fuel cell 10 and increases a power supplied to a traveling motor 55 of the fuel cell 10.

Description

本発明は、燃料電池システム及びその運転方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and an operation method thereof.

燃料電池車などに使用される燃料電池には、アノードガス（水素）が供給されるアノード流路と、カソードガス（酸素を含む空気）が供給されるカソード流路と、が設けられている。そして、アノード側で生成される水素イオン（プロトン）を、固体高分子膜（電解質膜）を介してカソード側まで移動させ、カソードガスに含まれる酸素と電極反応させることによって、走行モータなどの負荷に電力を供給している。   BACKGROUND ART A fuel cell used in a fuel cell vehicle or the like is provided with an anode channel to which anode gas (hydrogen) is supplied and a cathode channel to which cathode gas (air containing oxygen) is supplied. Then, hydrogen ions (protons) generated on the anode side are moved to the cathode side through the solid polymer membrane (electrolyte membrane), and are subjected to an electrode reaction with oxygen contained in the cathode gas. Is supplying power.

ところで、アノード側からカソード側に向けて水素イオンをスムーズに移動させるためには、前記した固体高分子膜が適量の水を含有している必要がある。つまり、燃料電池から所望の電流を取り出すために、固体高分子膜を適度な湿潤状態にする必要がある。   By the way, in order to smoothly move hydrogen ions from the anode side to the cathode side, the above-described solid polymer membrane needs to contain an appropriate amount of water. That is, in order to take out a desired current from the fuel cell, the solid polymer membrane needs to be in an appropriate wet state.

例えば、特許文献１には、燃料電池のインピーダンスを測定し、このインピーダンスに基づいて燃料電池の湿潤状態（つまり、含水量）を推定することが記載されている。また、燃料電池車の走行速度が所定値以上である場合、乾燥運転から湿潤運転に切り替えて、燃料電池の固体高分子膜を湿潤することが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes that the impedance of a fuel cell is measured and the wet state (that is, the water content) of the fuel cell is estimated based on the impedance. Further, it is described that when the traveling speed of the fuel cell vehicle is a predetermined value or more, the solid polymer membrane of the fuel cell is wetted by switching from the dry operation to the wet operation.

特開２０１０−１３５３４１号公報JP 2010-135341 A

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、燃料電池のインピーダンスを測定できない場合や、インピーダンスの測定間隔が所定値以上である場合、湿潤運転を禁止して乾燥運転（つまり、通常運転）を行う。なお、燃料電池のインピーダンスを測定できない場合とは、例えば、燃料電池システムの制御系に、インピーダンス測定のための正弦波信号を重畳できない場合である。   However, in the technique described in Patent Document 1, when the impedance of the fuel cell cannot be measured or when the impedance measurement interval is equal to or greater than a predetermined value, the wet operation is prohibited and the dry operation (that is, the normal operation) is performed. The case where the impedance of the fuel cell cannot be measured is, for example, a case where a sine wave signal for impedance measurement cannot be superimposed on the control system of the fuel cell system.

このような状況において、例えば、燃料電池車を急加速させようとしても（つまり、燃料電池への要求出力が急増しても）、前記した固体高分子膜の含水量が足らず、要求出力に対して即座に応じることができない可能性がある。   In such a situation, for example, even if the fuel cell vehicle is accelerated rapidly (that is, even if the required output to the fuel cell increases rapidly), the water content of the solid polymer membrane is insufficient, May not be able to respond immediately.

そこで、本発明は、要求出力に適切に対応できる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the fuel cell system which can respond | correspond appropriately to a request | requirement output, and its operating method.

前記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、アノード流路にアノードガスが供給され、カソード流路にカソードガスが供給されて発電する燃料電池と、前記燃料電池への要求出力を算出する要求出力算出手段と、前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段と、前記燃料電池の湿潤度と相関関係にある電流値を含む情報に基づいて、前記燃料電池の湿潤度を推定する湿潤度推定手段と、を備える燃料電池システムであって、前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、前記出力制御手段は、前記燃料電池を発電させるために必要な補機に供給する電力を低減し、前記燃料電池の外部負荷に供給する電力を増加させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell in which anode gas is supplied to an anode flow channel and cathode gas is supplied to a cathode flow channel to generate power, and a required output to the fuel cell. The fuel cell wetness is estimated based on information including a required output calculating means for calculating the output, an output control means for controlling the output of the fuel cell, and a current value correlated with the wetness of the fuel cell. A fuel cell system comprising: a degree of wetness estimating means for increasing the required output calculated by the required output calculating means, and the wetness degree of the fuel cell by the wetness estimating means Is estimated to be less than a predetermined value, the output control means reduces the power supplied to the auxiliary machinery necessary for generating power to the fuel cell, and generates an external load on the fuel cell. And characterized by increasing the power to be fed.

かかる構成によれば、要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり（つまり、燃料電池への要求出力が急増し）、湿潤度推定手段によって燃料電池の湿潤度が所定値未満である（つまり、燃料電池が乾燥状態である）と推定された場合、出力制御手段は、次のような制御を実行する。すなわち、出力制御手段は、燃料電池から補機に供給する電力を低減し、前記燃料電池から外部負荷に供給される電力を増加させる。
これによって、燃料電池が乾燥状態であるため、通常の制御では要求負荷に応えることができない場合であっても、補機に供給する電力を低減し、当該低減したぶんで外部負荷への供給電力を補うことで、要求出力に対応する出力電力を外部負荷に供給することができる。 According to this configuration, the increase in the required output calculated by the required output calculating means is equal to or greater than a predetermined value (that is, the required output to the fuel cell increases rapidly), and the wetness degree of the fuel cell is predetermined by the wetness estimating means. When it is estimated that the value is less than the value (that is, the fuel cell is in a dry state), the output control means executes the following control. That is, the output control means reduces the power supplied from the fuel cell to the auxiliary machine, and increases the power supplied from the fuel cell to the external load.
As a result, since the fuel cell is in a dry state, even if normal control cannot meet the required load, the power supplied to the auxiliary machine is reduced and the reduced power supplied to the external load is reduced. By supplementing, output power corresponding to the required output can be supplied to the external load.

また、前記燃料電池システムにおいて、カソードガスの圧力を調整する圧力調整手段を備え、前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって、前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、前記圧力調整手段が、カソードガス流路に流入するカソードガスの圧力を増加させることが好ましい。   The fuel cell system further includes pressure adjusting means for adjusting the pressure of the cathode gas, the increase in the required output calculated by the required output calculating means is a predetermined value or more, and the wetness estimating means When it is estimated that the wetness of the fuel cell is less than a predetermined value, it is preferable that the pressure adjusting means increases the pressure of the cathode gas flowing into the cathode gas passage.

かかる構成によれば、要求出力が急増した時点において燃料電池が乾燥状態であっても、圧力調整手段がカソードガスの圧力を増加させることによって、燃料電池内での水蒸気が凝縮しやすくなる。これによって燃料電池が短時間で加湿され、電流が効率的に生成できるため、要求出力に適切に対応することができる。   According to such a configuration, even if the fuel cell is in a dry state when the required output increases rapidly, the pressure adjusting means increases the pressure of the cathode gas, so that water vapor in the fuel cell is easily condensed. As a result, the fuel cell is humidified in a short time and the current can be generated efficiently, so that the required output can be appropriately handled.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記カソード流路に接続されるカソードガス供給流路に設けられ、カソードガスを加湿する加湿器と、前記カソード供給流路に供給されるカソードガスが、前記加湿器をバイパスして前記カソード流路に流入するように設けられるバイパス流路と、前記バイパス流路を通流するカソードガスの流量を調整するバイパス流量調整手段と、を備え、前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって、前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、前記バイパス流量調整手段が、前記バイパス流路を通流するカソードガスの流量を低減することが好ましい。   In the fuel cell system, a humidifier that is provided in a cathode gas supply channel connected to the cathode channel and humidifies the cathode gas, and a cathode gas supplied to the cathode supply channel includes the humidifier. And bypass flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow path, and by the required output calculation means. When the calculated increase in the required output is equal to or greater than a predetermined value and the wetness degree estimation means estimates that the wetness of the fuel cell is less than the predetermined value, the bypass flow rate adjustment means It is preferable to reduce the flow rate of the cathode gas flowing through the flow path.

かかる構成によれば、要求出力が急増した時点において燃料電池が乾燥状態であった場合、バイパス流量調整手段が、バイパス流路を通流するカソードガスの流量を低減する。これによって、カソードガス供給流路に供給されるカソードガスのうち、加湿器を介してカソード流路に流入するものの比率が高くなる。したがって、加湿されたカソードガスがカソード流路に流入し、短時間で燃料電池を高湿潤の状態にすることができる。   According to such a configuration, when the fuel cell is in a dry state at the time when the required output rapidly increases, the bypass flow rate adjusting means reduces the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow path. This increases the ratio of the cathode gas supplied to the cathode gas supply channel that flows into the cathode channel via the humidifier. Therefore, the humidified cathode gas flows into the cathode channel, and the fuel cell can be brought into a highly humid state in a short time.

また、前記燃料電池システムにおいて、前記湿潤度推定手段は、前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電流が所定値未満である状態が、所定時間を超えて継続した場合、又は、前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電流が所定値未満であると共に、前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電力の積算量が所定量を超えた場合、前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定することが好ましい。   Further, in the fuel cell system, the wetness estimation means is configured so that the state where the output current of the fuel cell corresponding to the required output is less than a predetermined value continues for a predetermined time, or the required output When the output current of the fuel cell corresponding to the output is less than a predetermined value and the integrated amount of the output power of the fuel cell corresponding to the required output exceeds a predetermined amount, the wetness of the fuel cell is less than the predetermined value It is preferable to estimate that.

かかる構成によれば、要求出力に応じた燃料電池の出力電流が所定値未満である（つまり、燃料電池で生成される水の量が少ない）状態が所定時間を超えて継続した場合、湿潤度推定手段は、燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定する。
また、要求出力に応じた燃料電池の出力電流が所定値未満であると共に、この要求出力に応じた出力電力の積算量が所定量を超えた場合、湿潤度推定手段は、燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定する。
したがって、燃料電池の湿潤度を適切に推定することができる。 According to this configuration, when the state where the output current of the fuel cell corresponding to the required output is less than a predetermined value (that is, the amount of water generated by the fuel cell is small) continues for a predetermined time, the wetness degree The estimating means estimates that the wetness of the fuel cell is less than a predetermined value.
Further, when the output current of the fuel cell corresponding to the required output is less than a predetermined value and the integrated amount of the output power corresponding to the required output exceeds the predetermined amount, the wetness estimation means Is estimated to be less than a predetermined value.
Therefore, the wetness of the fuel cell can be estimated appropriately.

また、本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、アノード流路にアノードガスが供給され、カソード流路にカソードガスが供給されて発電する燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、前記燃料電池への要求出力を算出する要求出力算出ステップと、前記燃料電池の湿潤度と相関関係にある電流値を含む情報に基づいて、前記燃料電池の湿潤度を推定する湿潤度推定ステップと、前記要求出力算出ステップにおいて算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定ステップにおいて前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、前記燃料電池を発電させるために必要な補機に供給する電力を低減し、前記燃料電池の外部負荷に供給する電力を増加させる出力制御ステップと、を含むことを特徴とする。   The operating method of the fuel cell system according to the present invention is an operating method of a fuel cell system including a fuel cell in which an anode gas is supplied to an anode flow channel and a cathode gas is supplied to a cathode flow channel to generate electric power, A required output calculating step for calculating a required output to the fuel cell; and a wetness estimating step for estimating the wetness of the fuel cell based on information including a current value correlated with the wetness of the fuel cell; If the increase in the required output calculated in the required output calculating step is greater than or equal to a predetermined value and the wetness of the fuel cell is estimated to be less than the predetermined value in the wetness estimation step, the fuel cell An output control step for reducing power supplied to an auxiliary machine necessary for generating electricity and increasing power supplied to an external load of the fuel cell. The features.

かかる構成によれば、要求出力算出ステップにおいて算出される要求出力の増加が所定値以上であり、湿潤度推定ステップにおいて燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、出力制御ステップにおいて燃料電池から補機に供給する電力を低減し、燃料電池から外部負荷に供給される電力を増加させる。これによって、燃料電池が乾燥状態であるため、通常の制御では要求負荷に応えることができない場合であっても、補機に供給する電力を低減し、当該低減したぶんで外部負荷への供給電力を補うことで、要求出力に対応する出力電力を外部負荷に供給することができる。   According to such a configuration, when the increase in the required output calculated in the required output calculation step is greater than or equal to a predetermined value, and the wetness degree of the fuel cell is estimated to be less than the predetermined value in the wetness estimation step, the output control step The power supplied from the fuel cell to the auxiliary machine is reduced and the power supplied from the fuel cell to the external load is increased. As a result, since the fuel cell is in a dry state, even if normal control cannot meet the required load, the power supplied to the auxiliary machine is reduced and the reduced power supplied to the external load is reduced. By supplementing, output power corresponding to the required output can be supplied to the external load.

本発明によれば、要求出力に適切に対応できる燃料電池システム及びその運転方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which can respond | correspond appropriately to a request | requirement output, and its operating method can be provided.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. （ａ）は燃料電池の膜含水量と、高出力要請時における燃料電池の出力との関係を示すグラフであり、（ｂ）は燃料電池の膜抵抗値と、膜含水量との関係を示すグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the membrane water content of a fuel cell and the output of a fuel cell at the time of a high output request, (b) shows the relationship between the membrane resistance value of a fuel cell and the membrane water content. It is a graph. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は要求出力の推移であり、（ｂ）は水素圧の推移であり、（ｃ）はエア圧の推移であり、（ｄ）は燃料電池の出力電力の推移であり、（ｅ）は燃料電池の出力電流の推移であり、（ｆ）は発電レート積算値の推移である。It is a time chart in a fuel cell system, (a) is transition of demand output, (b) is transition of hydrogen pressure, (c) is transition of air pressure, (d) is output of fuel cell. (E) is a transition of the output current of the fuel cell, and (f) is a transition of the power generation rate integrated value. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は低負荷連続運転実績フラグの推移であり、（ｂ）は高出力準備完了フラグの推移であり、（ｃ）は加湿器バイパス弁の開度の推移であり、（ｄ）は冷媒ポンプの回転速度の推移であり、（ｅ）はコンプレッサの回転速度の推移である。It is a time chart in a fuel cell system, (a) is a transition of a low load continuous operation performance flag, (b) is a transition of a high output preparation completion flag, (c) is an opening degree of a humidifier bypass valve. (D) is the transition of the rotational speed of the refrigerant pump, and (e) is the transition of the rotational speed of the compressor. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は冷媒温度の推移であり、（ｂ）は水素ポンプの回転速度の推移であり、（ｄ）はエアポンプの回転速度の推移であり、（ｅ）は燃料電池の湿潤度の推移であり、（ｆ）はバッテリのＳＯＣの推移である。It is a time chart in a fuel cell system, (a) is transition of refrigerant temperature, (b) is transition of the rotational speed of a hydrogen pump, (d) is transition of the rotational speed of an air pump, (e) Is the transition of the wetness of the fuel cell, and (f) is the transition of the SOC of the battery. 燃料電池システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける乾燥モードでの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in the dry mode in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける高出力準備処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the high output preparation process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける高出力準備処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the high output preparation process in a fuel cell system. （ａ）は、燃料電池システムにおける加湿モード１の処理の流れを示すフローチャートであり、（ｂ）は、燃料電池システムにおけう加湿モード２の処理の流れを示すフローチャートである。(A) is a flowchart which shows the flow of a process of the humidification mode 1 in a fuel cell system, (b) is a flowchart which shows the flow of the process of the humidification mode 2 in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける代替加湿モードの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of alternative humidification mode in a fuel cell system. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は水素圧の推移であり、（ｂ）はエア圧の推移であり、（ｃ）は燃料電池の出力電力の推移であり、（ｄ）は燃料電池の出力電流の推移であり、（ｅ）は発電レート積算値の推移である。4 is a time chart in a fuel cell system, where (a) is a transition of hydrogen pressure, (b) is a transition of air pressure, (c) is a transition of output power of the fuel cell, and (d) is a fuel. It is a transition of the output current of the battery, and (e) is a transition of the power generation rate integrated value. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は目標水素圧との差の推移であり、（ｂ）は高負荷発電時間カウンタの推移であり、（ｃ）は加湿器バイパス弁の開度の推移であり、（ｄ）は低負荷連続運転実績フラグの推移であり、（ｅ）は高負荷発電実績フラグの推移である。It is a time chart in a fuel cell system, (a) is a transition of a difference with a target hydrogen pressure, (b) is a transition of a high load power generation time counter, (c) is an opening degree of a humidifier bypass valve. (D) is a transition of the low load continuous operation result flag, and (e) is a transition of the high load power generation result flag. 燃料電池システムにおけるタイムチャートであり、（ａ）は冷媒温度の推移であり、（ｂ）は燃料電池の湿潤度の推移であり、（ｃ）は冷媒ポンプの回転速度の推移であり、（ｄ）はコンプレッサの回転速度の推移である。5 is a time chart in a fuel cell system, where (a) is a change in refrigerant temperature, (b) is a change in wetness of a fuel cell, (c) is a change in rotational speed of a refrigerant pump, and (d ) Is the transition of the rotation speed of the compressor. 燃料電池システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける加速判定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the acceleration determination process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける加速制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the acceleration control process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける加速制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the acceleration control process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける急加速運転制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the rapid acceleration operation control process in a fuel cell system. 燃料電池システムにおける加速運転制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the acceleration operation control process in a fuel cell system. （ａ）はエアポンプの消費電力と、燃料電池への供給エア流量との関係を示すグラフであり、（ｂ）はエアポンプの消費電力と、燃料電池の安定発電度との関係を示すグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the power consumption of an air pump, and the supply air flow volume to a fuel cell, (b) is a graph which shows the relationship between the power consumption of an air pump and the stable power generation level of a fuel cell. . 高出力要求があった場合における燃料電池の出力の時間的変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the output of a fuel cell when there is a high output demand. （ａ）は燃料電池の劣化度合いと、インピーダンス及び劣化補正係数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は燃料電池の劣化度合いと湿潤度との関係を示すグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the deterioration degree of a fuel cell, an impedance, and a deterioration correction coefficient, (b) is a graph which shows the relationship between the deterioration degree of a fuel cell, and a wetness degree.

本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、燃料電池システム１は、例えば、図示しない燃料電池車（移動体）に搭載されている。
燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノードに対してアノードガス（水素）を供給するアノード系２０と、燃料電池１０のカソードに対してカソードガス（酸素を含む空気）を供給するカソード系３０と、燃料電池１０を経由するように冷媒を循環させて燃料電池１０を適温に保つ冷媒系４０と、燃料電池１０の発電電力を消費する電力消費系５０と、これらを制御するＥＣＵ６０と、を備えている。 ≪Configuration of fuel cell system≫
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle (moving body) (not shown).
The fuel cell system 1 supplies a fuel cell 10, an anode system 20 that supplies anode gas (hydrogen) to the anode of the fuel cell 10, and a cathode gas (air containing oxygen) to the cathode of the fuel cell 10. The cathode system 30, the refrigerant system 40 for circulating the refrigerant through the fuel cell 10 to keep the fuel cell 10 at an appropriate temperature, the power consumption system 50 for consuming the generated power of the fuel cell 10, and these are controlled. ECU60.

＜燃料電池＞
燃料電池１０は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、図示しない膜／電極接合体(Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ)を一対の導電性のセパレータ（図示せず）で挟持してなる単セル（図示せず）を複数積層して構成されている。
燃料電池１０の各セパレータには、各膜／電極接合体の全面に水素又は酸素を供給するための溝及び貫通孔が形成されており、これらの溝及び貫通孔がアノード流路１１、カソード流路１２として機能している。また、セパレータには、燃料電池１０を冷却するための冷媒（例えば、エチレングリコールを含む水）が通流する冷媒流路１３が形成されている。 <Fuel cell>
The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), and a membrane / electrode assembly (MEA) (not shown) is sandwiched between a pair of conductive separators (not shown). A plurality of unit cells (not shown) are stacked.
Each separator of the fuel cell 10 is formed with grooves and through holes for supplying hydrogen or oxygen to the entire surface of each membrane / electrode assembly. These grooves and through holes serve as the anode channel 11, the cathode flow. It functions as the road 12. Further, the separator is formed with a refrigerant flow path 13 through which a refrigerant (for example, water containing ethylene glycol) for cooling the fuel cell 10 flows.

燃料電池１０では、アノード流路１１を介してアノードガス(水素)が供給されると、（式１）の電極反応が起こり、カソード流路１２を介してカソードガス(酸素を含む空気)が供給されると、（式２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）が発生する。   In the fuel cell 10, when the anode gas (hydrogen) is supplied via the anode flow path 11, the electrode reaction of (Equation 1) occurs, and the cathode gas (air containing oxygen) is supplied via the cathode flow path 12. Then, the electrode reaction of (Formula 2) occurs, and a potential difference (Open Circuit Voltage: OCV) is generated in each single cell.

２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−・・・（式１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ・・・（式２） 2H 2 → 4H + + 4e − (Formula 1)
O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (Formula 2)

＜アノード系＞
アノード系２０は、水素タンク２１と、遮断弁２２と、減圧弁２３と、エゼクタ２４と、水素圧センサ２５と、気液分離器２６と、水素ポンプ２７と、ドレン弁２８と、パージ弁２９と、を備えている。 <Anode system>
The anode system 20 includes a hydrogen tank 21, a shutoff valve 22, a pressure reducing valve 23, an ejector 24, a hydrogen pressure sensor 25, a gas-liquid separator 26, a hydrogen pump 27, a drain valve 28, and a purge valve 29. And.

水素タンク２１は、配管ａ１を介して遮断弁２２に接続され、高純度の水素が高圧で圧縮充填されている。
遮断弁２２は、配管ａ２を介して減圧弁２３に接続され、ＥＣＵ６０からの指令によって開かれると、水素タンク２１からの水素がアノード供給流路を介して燃料電池１０のアノード流路１１に供給されるようになっている。
なお、「アノード供給流路」は、配管ａ１、遮断弁２２、配管ａ２、減圧弁２３、配管ａ３、エゼクタ２４、及び配管ａ４を含んで構成されている。 The hydrogen tank 21 is connected to the shut-off valve 22 via a pipe a1, and high-purity hydrogen is compressed and filled at a high pressure.
The shut-off valve 22 is connected to the pressure reducing valve 23 via the pipe a2, and when opened by a command from the ECU 60, hydrogen from the hydrogen tank 21 is supplied to the anode flow path 11 of the fuel cell 10 via the anode supply flow path. It has come to be.
The “anode supply flow path” includes a pipe a1, a shutoff valve 22, a pipe a2, a pressure reducing valve 23, a pipe a3, an ejector 24, and a pipe a4.

減圧弁２３は、配管ａ３を介してエゼクタ２４に接続され、配管ａ２を介して供給されるアノードガス（水素）の圧力を、カソード流路１２を通流するカソードガス（空気）の圧力に応じて調整するものである。
エゼクタ２４は、配管ａ３を介してアノード流路１１の入口に接続され、水素タンク２１から供給される水素をノズル（図示せず）から噴射することによって、ノズルの周囲に負圧を発生させるものである。これによって、アノード流路１１の出口から排出されるアノードオフガス（未反応の水素を含む）が、配管ａ５，配管ａ６を介して吸引される。
水素圧センサ２５は、配管ａ４を通流する水素の圧力を検出し、ＥＣＵ６０に出力する機能を有している。なお、図１では、水素圧センサ２５を含むセンサ類からＥＣＵ６０に出力される検出信号の図示を省略している。 The pressure reducing valve 23 is connected to the ejector 24 via a pipe a3, and the pressure of the anode gas (hydrogen) supplied via the pipe a2 is determined according to the pressure of the cathode gas (air) flowing through the cathode flow path 12. To adjust.
The ejector 24 is connected to the inlet of the anode flow path 11 via the pipe a3, and generates negative pressure around the nozzle by injecting hydrogen supplied from the hydrogen tank 21 from a nozzle (not shown). It is. As a result, the anode off-gas (including unreacted hydrogen) discharged from the outlet of the anode channel 11 is sucked through the pipe a5 and the pipe a6.
The hydrogen pressure sensor 25 has a function of detecting the pressure of hydrogen flowing through the pipe a4 and outputting it to the ECU 60. In FIG. 1, illustration of detection signals output from the sensors including the hydrogen pressure sensor 25 to the ECU 60 is omitted.

気液分離器２６は、配管ａ５を介してアノード流路１１の出口に接続され、アノード流路１１から排出されるアノードオフガスに含まれる水分を分離して一時的に貯留するものである。
水素ポンプ２７（アノード循環ポンプ）は、配管ａ６から分岐した配管ａ７に吸入側が接続され、配管ａ４から分岐した配管ａ８に吐出側が接続されている。そして、ＥＣＵ６０からの指令に従って水素ポンプ２７が駆動すると、配管ａ８，ａ４、アノード流路１１、配管ａ５、気液分離器２６、及び配管ａ７を含む「アノード循環流路」において、アノードオフガスを循環させるようになっている。 The gas-liquid separator 26 is connected to the outlet of the anode channel 11 via the pipe a5, and separates and temporarily stores moisture contained in the anode off-gas discharged from the anode channel 11.
The hydrogen pump 27 (anode circulation pump) has a suction side connected to a pipe a7 branched from the pipe a6 and a discharge side connected to a pipe a8 branched from the pipe a4. When the hydrogen pump 27 is driven in accordance with a command from the ECU 60, the anode off-gas is circulated in the “anode circulation flow path” including the pipes a8 and a4, the anode flow path 11, the pipe a5, the gas-liquid separator 26, and the pipe a7. It is supposed to let you.

ドレン弁２８は、配管ａ９を介して気液分離器２６の下部に接続され、配管ａ１０を介して希釈器３７に接続されている。ドレン弁２８は、ＥＣＵ６０からの指令に従って開弁することにより、気液分離器２６に貯留された水を希釈器３７に排出する機能を有している。
パージ弁２９は、配管ａ６から分岐した配管ａ１１に接続され、配管ａ１２を介して希釈器３７に接続されている。パージ弁２９は、ＥＣＵ６０からの指令に従って開弁することにより、配管ａ４、アノード流路１１、配管ａ５，ａ６を含む循環流路に蓄積した不純物（窒素、水分など）を希釈器３７に排出する機能を有している。 The drain valve 28 is connected to the lower part of the gas-liquid separator 26 via a pipe a9, and is connected to the diluter 37 via a pipe a10. The drain valve 28 has a function of discharging the water stored in the gas-liquid separator 26 to the diluter 37 by opening the valve according to a command from the ECU 60.
The purge valve 29 is connected to a pipe a11 branched from the pipe a6, and is connected to the diluter 37 via the pipe a12. The purge valve 29 is opened according to a command from the ECU 60 to discharge impurities (nitrogen, moisture, etc.) accumulated in the circulation flow path including the pipe a4, the anode flow path 11, and the pipes a5 and a6 to the diluter 37. It has a function.

＜カソード系＞
カソード系３０は、コンプレッサ３１と、インタークーラ３２と、加湿器３３と、加湿器バイパス弁３４と、エア圧センサ３５と、エアポンプ３６と、希釈器３７と、を備えている。 <Cathode system>
The cathode system 30 includes a compressor 31, an intercooler 32, a humidifier 33, a humidifier bypass valve 34, an air pressure sensor 35, an air pump 36, and a diluter 37.

コンプレッサ３１（圧力調整手段）は、配管ｂ１を介してインタークーラ３２に接続され、ＥＣＵ６０からの指令に従って内部の羽根車（図示せず）を回転させることにより、車外から空気（カソードガス）を吸引・圧縮し、カソード供給流路を介して燃料電池１０のカソード流路１２に供給するものである。
なお、「カソードガス供給流路」は、配管ｂ１、インタークーラ３２、配管ｂ２、加湿器３３、及び配管ｂ３を含んで構成されている。また、加湿器バイパス弁３４が開いている場合、「カソードガス供給流路」は、配管ｂ４、加湿器バイパス弁３４、及び配管ｂ５をさらに含んで構成される。 The compressor 31 (pressure adjusting means) is connected to the intercooler 32 via the pipe b1 and sucks air (cathode gas) from outside the vehicle by rotating an internal impeller (not shown) in accordance with a command from the ECU 60. -It compresses and supplies to the cathode flow path 12 of the fuel cell 10 via a cathode supply flow path.
The “cathode gas supply channel” includes a pipe b1, an intercooler 32, a pipe b2, a humidifier 33, and a pipe b3. When the humidifier bypass valve 34 is open, the “cathode gas supply channel” further includes a pipe b4, a humidifier bypass valve 34, and a pipe b5.

インタークーラ３２は、配管ｂ２を介して加湿器３３に接続され、配管ｂ１を介してコンプレッサ３１から供給される高温の空気を冷却し、適温にする熱交換器である。
加湿器３３は、配管ｂ３を介してカソード流路１２の入口に接続され、配管ｂ２を介して流入する低湿潤のカソードガス（空気）と、配管ｂ６を介して流入する高湿潤のカソードオフガスとの間で、中空糸膜（図示せず）を介して水分交換を行い、カソード流路１２に向かうカソードガスを加湿するものである。 The intercooler 32 is a heat exchanger that is connected to the humidifier 33 via the pipe b2 and cools the high-temperature air supplied from the compressor 31 via the pipe b1 to an appropriate temperature.
The humidifier 33 is connected to the inlet of the cathode channel 12 via the pipe b3, and includes a low-humidity cathode gas (air) that flows in via the pipe b2, and a high-humidity cathode off-gas that flows in via the pipe b6. In the meantime, moisture exchange is performed through a hollow fiber membrane (not shown) to humidify the cathode gas toward the cathode channel 12.

加湿器バイパス弁３４（バイパス流量調整手段）は、配管ｂ２から分岐する配管ｂ４に接続されると共に、配管ｂ３から分岐する配管ｂ５に接続される二方弁である。つまり、加湿器３３は、カソード供給流路に供給されるカソードガスが、加湿器３３をバイパスしてカソード流路１２に流入する「バイパス流路」（配管ｂ４，ｂ５）に設置されている。   The humidifier bypass valve 34 (bypass flow rate adjusting means) is a two-way valve connected to the pipe b4 branched from the pipe b2 and to the pipe b5 branched from the pipe b3. That is, the humidifier 33 is installed in a “bypass channel” (pipe b4, b5) in which the cathode gas supplied to the cathode supply channel bypasses the humidifier 33 and flows into the cathode channel 12.

加湿器バイパス弁３４は、例えば電磁弁であり、ＥＣＵ６０からの指令に従って、その開度が調整される。つまり加湿器バイパス弁３４の開度に応じて、加湿器３３をバイパスしてカソード流路１２に流入するカソードガスの流量（比率）を調整するようになっている。これによって、カソード流路１２に流入するカソードガスの加湿状態を調整することができる。ちなみに、後記する加湿モード（第２出力制御）が実行された場合、湿器バイパス弁は、ＥＣＵ６０の指令に従って開度を絞り、バイパス流路を通流するカソードガスの流量を低減する。
エア圧センサ３５は、配管ｂ３を通流する空気の圧力を検出し、ＥＣＵ６０に出力する機能を有している。 The humidifier bypass valve 34 is, for example, an electromagnetic valve, and its opening degree is adjusted in accordance with a command from the ECU 60. That is, according to the opening degree of the humidifier bypass valve 34, the flow rate (ratio) of the cathode gas that bypasses the humidifier 33 and flows into the cathode flow path 12 is adjusted. Thereby, the humidification state of the cathode gas flowing into the cathode channel 12 can be adjusted. Incidentally, when a humidification mode (second output control) to be described later is executed, the humidifier bypass valve throttles the opening according to a command from the ECU 60 and reduces the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow path.
The air pressure sensor 35 has a function of detecting the pressure of the air flowing through the pipe b3 and outputting it to the ECU 60.

エアポンプ（カソード循環ポンプ）３６は、配管ｂ６から分岐する配管ｂ８に吸入側が接続され、配管ｂ３から分岐する配管ｂ９に吐出側が接続されている。そして、ＥＣＵ６０からの指令に従ってエアポンプ３６が駆動すると、配管ｂ９，ｂ３、カソード流路１２、配管ｂ６，ｂ８を含む「カソード循環流路」において、カソードオフガスを循環させるようになっている。
希釈器３７は、配管ｂ７を介して加湿器３３に接続され、配管ａ１０を介してドレン弁２８に接続され、配管ａ１２を介してパージ弁２９に接続されている。また、希釈器３７は、パージ弁２９が開いた場合に配管ａ１２を介して流入するアノードオフガスを、配管ｂ７を介して流入するカソードオフガスで希釈する。ちなみに、希釈器３７内のオフガスなど（水分を含む）は、配管ｂ１０を介して車外に排出される。 The air pump (cathode circulation pump) 36 has a suction side connected to a pipe b8 branched from the pipe b6 and a discharge side connected to a pipe b9 branched from the pipe b3. When the air pump 36 is driven in accordance with a command from the ECU 60, the cathode off gas is circulated in the “cathode circulation passage” including the pipes b9 and b3, the cathode passage 12, and the pipes b6 and b8.
The diluter 37 is connected to the humidifier 33 via the pipe b7, connected to the drain valve 28 via the pipe a10, and connected to the purge valve 29 via the pipe a12. Further, the diluter 37 dilutes the anode off gas flowing in through the pipe a12 when the purge valve 29 is opened with the cathode off gas flowing in through the pipe b7. Incidentally, off-gas etc. (including moisture) in the diluter 37 is discharged out of the vehicle via the pipe b10.

＜冷媒系＞
冷媒系４０は、冷媒ポンプ４１と、ラジエータ４２と、サーモスタット弁４３と、冷媒温度センサ４４と、を備えている。 <Refrigerant system>
The refrigerant system 40 includes a refrigerant pump 41, a radiator 42, a thermostat valve 43, and a refrigerant temperature sensor 44.

冷媒ポンプ４１は、吸入側が配管ｃ４を介してサーモスタット弁４３に接続され、吐出側が配管ｃ１を介して冷媒流路１３の入口と接続されている。そして、ＥＣＵ６０からの指令に従って冷媒ポンプ４１が駆動すると、配管ｃ４を介して冷媒を吸入し、配管ｃ１を介して冷媒流路１３に圧送して、燃料電池１０の冷媒流路１３に冷媒を循環させるようになっている。
ラジエータ４２は、配管ｃ２を介して冷媒流路１３の出口に接続され、配管ｃ３を介してサーモスタット弁４３に接続されている。ラジエータ４２は、配管ｃ２から流入する冷媒を、外気との熱交換により放熱させるものである。 The refrigerant pump 41 has a suction side connected to the thermostat valve 43 via a pipe c4 and a discharge side connected to the inlet of the refrigerant flow path 13 via a pipe c1. Then, when the refrigerant pump 41 is driven in accordance with a command from the ECU 60, the refrigerant is sucked through the pipe c4, is pumped to the refrigerant flow path 13 through the pipe c1, and is circulated through the refrigerant flow path 13 of the fuel cell 10. It is supposed to let you.
The radiator 42 is connected to the outlet of the refrigerant flow path 13 via the pipe c2 and is connected to the thermostat valve 43 via the pipe c3. The radiator 42 radiates the refrigerant flowing from the pipe c2 by heat exchange with the outside air.

サーモスタット弁４３は、一方の流入口が配管ｃ３を介してラジエータ４２に接続され、他方の流入口が配管ｃ５、ｃ２を介して冷媒流路１３の出口に接続され、流出口が配管ｃ４を介して冷媒ポンプ４１の吸入側に接続されている。サーモスタット弁４３は、冷媒温度に応じて体積変化するワックス（図示せず）を有し、当該体積変化に応じて配管ｃ３と配管ｃ５とを通流する冷媒の流量比率を調整するものである。これによって、配管ｃ１を介して冷媒流路１３に流入する冷媒の温度を調整している。すなわち、冷媒温度が比較的高い場合、配管ｃ４を介してラジエータ４２に向かう冷媒の流量が多くなる。
冷媒温度センサ４４は、配管ｃ２を通流する冷媒の温度を検出し、ＥＣＵ６０に出力する機能を有している。 The thermostat valve 43 has one inlet connected to the radiator 42 via a pipe c3, the other inlet connected to the outlet of the refrigerant flow path 13 via pipes c5 and c2, and the outlet via a pipe c4. The refrigerant pump 41 is connected to the suction side. The thermostat valve 43 has a wax (not shown) whose volume changes according to the refrigerant temperature, and adjusts the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the pipe c3 and the pipe c5 according to the volume change. Thereby, the temperature of the refrigerant flowing into the refrigerant flow path 13 through the pipe c1 is adjusted. That is, when the refrigerant temperature is relatively high, the flow rate of the refrigerant toward the radiator 42 via the pipe c4 increases.
The refrigerant temperature sensor 44 has a function of detecting the temperature of the refrigerant flowing through the pipe c2 and outputting the detected temperature to the ECU 60.

＜電力消費系＞
電力消費系５０は、出力検出器５１と、ＶＣＵ５２と、バッテリ５３と、電圧センサ５４と、走行モータ５５と、を備えている。 <Power consumption system>
The power consumption system 50 includes an output detector 51, a VCU 52, a battery 53, a voltage sensor 54, and a travel motor 55.

出力検出器５１は、電流センサ（図示せず）及び電圧センサ（図示せず）を備え、燃料電池１０の電流値、電圧値をそれぞれ検出してＥＣＵ６０に出力する機能を有している。
ＶＣＵ５２（Voltage Control Unit）は、ＥＣＵ６０からの指令に従って燃料電池１０の発電電力やバッテリ５３の充放電を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電子回路が内蔵されている。
バッテリ５３は、燃料電池１０の負荷（走行モータ５５など）に対して電力供給可能であると共に、燃料電池１０からの電力により充電可能となっている。すなわち、バッテリ５３はＶＣＵ５２に接続され、燃料電池１０の余剰発電電力や走行モータ５５かからの回生電力を蓄えたり、充電した電力を放電して負荷への電力供給を補助したりする。ちなみに、バッテリ５３として、例えば、複数のリチウムイオン型の二次電池を使用することができる。 The output detector 51 includes a current sensor (not shown) and a voltage sensor (not shown), and has a function of detecting the current value and voltage value of the fuel cell 10 and outputting them to the ECU 60.
A VCU 52 (Voltage Control Unit) controls the generated power of the fuel cell 10 and the charge / discharge of the battery 53 in accordance with a command from the ECU 60, and has built-in electronic circuits such as a DC / DC chopper and a DC / DC converter. .
The battery 53 can supply power to a load (such as the traveling motor 55) of the fuel cell 10 and can be charged by power from the fuel cell 10. That is, the battery 53 is connected to the VCU 52 and stores surplus generated power of the fuel cell 10 and regenerative power from the traveling motor 55, or discharges the charged power to assist power supply to the load. Incidentally, for example, a plurality of lithium ion secondary batteries can be used as the battery 53.

電圧センサ５４（充電量検出手段）は、バッテリ５３の充電量を検出し、当該充電量をＥＣＵ６０に出力する機能を有している。
走行モータ５５（外部負荷）は、燃料電池１０及び／又はバッテリ５３から供給される電力によって回転する電動モータであり、燃料電池１０が搭載された移動体の動力源となる。 The voltage sensor 54 (charge amount detection means) has a function of detecting the charge amount of the battery 53 and outputting the charge amount to the ECU 60.
The travel motor 55 (external load) is an electric motor that is rotated by electric power supplied from the fuel cell 10 and / or the battery 53, and serves as a power source for a moving body on which the fuel cell 10 is mounted.

＜制御系＞
ＥＣＵ６０（Electric Control Unit）は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、各種インタフェースなどの電子回路を備えて構成され、その内部に記憶したプログラムに従って各種機能を発揮する。
また、ＥＣＵ６０には、図１に示す出力検出器５１及び各センサからの検出信号や、アクセル７１の開度を示す信号などが入力される。そして、ＥＣＵ６０は、入力される各信号に応じて遮断弁２２、ドレン弁２８、パージ弁２９、加湿器バイパス弁３４の開閉や、水素ポンプ２７、コンプレッサ３１、エアポンプ３６、冷媒ポンプ４１の駆動や、ＶＣＵ５２の動作などを制御する。 <Control system>
The ECU 60 (Electric Control Unit) includes electronic circuits such as a CPU, a RAM, a ROM, and various interfaces, and exhibits various functions according to programs stored therein.
Further, the ECU 60 receives detection signals from the output detector 51 and each sensor shown in FIG. 1, a signal indicating the opening degree of the accelerator 71, and the like. The ECU 60 opens / closes the shutoff valve 22, drain valve 28, purge valve 29, humidifier bypass valve 34, drives the hydrogen pump 27, compressor 31, air pump 36, refrigerant pump 41 in accordance with the input signals. , And controls the operation of the VCU 52.

＜その他機器＞
アクセル７１は、燃料電池１０が搭載された燃料電池車（移動体）を運転する際に、運転者によって踏まれるペダルであり、運転席の足元に配置されている。また、アクセル７１は、その開度（つまり、踏み込み量）を示すアクセル開度情報をＥＣＵ６０に出力するようになっている。 <Other equipment>
The accelerator 71 is a pedal that is stepped on by the driver when driving the fuel cell vehicle (moving body) on which the fuel cell 10 is mounted, and is disposed at the foot of the driver's seat. Further, the accelerator 71 outputs accelerator opening information indicating the opening (that is, the depression amount) to the ECU 60.

＜ＥＣＵ６０−要求出力算出機能＞
ＥＣＵ６０は、走行モータ５５を含む負荷の時々刻々の要求出力（つまり、要求電力）を算出する機能を備えている。なお、前記した要求出力は、アクセル７１からＥＣＵ６０に入力されるアクセル開度情報などに基づいて算出される。 <ECU 60-Required output calculation function>
The ECU 60 has a function of calculating a required output (that is, required power) of a load including the travel motor 55 every moment. The required output described above is calculated based on accelerator opening information input from the accelerator 71 to the ECU 60.

＜ＥＣＵ６０−負荷領域判定機能＞
ＥＣＵ６０は、ＶＣＵ５２が備える電流センサ（図示せず）によって検出される電流値と、予め設定された閾値とを比較することによって、前記電流値が、高負荷発電領域にあるか低負荷発電領域にあるかを判定する機能を備えている。
なお、「高負荷発電領域」とは、燃料電池１０から出力される電流が所定値以上となる電流領域である。この場合、前記（式１）、（式２）の電極反応で生成される水によって、燃料電池１０の固体高分子膜が徐々に加湿される。
一方、「低負荷発電領域」とは、燃料電池１０から出力される電流が所定値未満となる電流領域である。この場合、生成される水が少ないため、燃料電池１０の固体高分子膜が徐々に乾燥していく。 <ECU 60—Load region determination function>
The ECU 60 compares the current value detected by a current sensor (not shown) included in the VCU 52 with a preset threshold value so that the current value is in the high load power generation region or the low load power generation region. It has a function to determine if it exists.
The “high load power generation region” is a current region where the current output from the fuel cell 10 is equal to or greater than a predetermined value. In this case, the solid polymer membrane of the fuel cell 10 is gradually humidified by the water generated by the electrode reactions of (Formula 1) and (Formula 2).
On the other hand, the “low load power generation region” is a current region in which the current output from the fuel cell 10 is less than a predetermined value. In this case, since less water is produced, the solid polymer membrane of the fuel cell 10 is gradually dried.

以下の説明において、「燃料電池１０が加湿される（又は、乾燥する）」と記す場合、燃料電池１０が備える固体高分子膜が加湿される（又は、乾燥する）ことを意味するものとする。   In the following description, the expression “the fuel cell 10 is humidified (or dried)” means that the solid polymer film included in the fuel cell 10 is humidified (or dried). .

＜ＥＣＵ６０−湿潤度推定機能＞
ＥＣＵ６０は、燃料電池１０の湿潤度と相関関係にある電流値を含む情報に基づいて、燃料電池１０の湿潤度を推定する機能を有している。すなわち、ＥＣＵ６０は、燃料電池１０の出力電流に応じて所定の発電レートを逐次積算することによって発電レート積算値を算出する機能を備えている。なお、発電レート積算値が大きくなるほど、燃料電池１０の湿潤度は小さくなる。 <ECU 60-wetness estimation function>
The ECU 60 has a function of estimating the wetness of the fuel cell 10 based on information including a current value correlated with the wetness of the fuel cell 10. That is, the ECU 60 has a function of calculating a power generation rate integrated value by sequentially integrating a predetermined power generation rate according to the output current of the fuel cell 10. Note that the wetness of the fuel cell 10 decreases as the power generation rate integrated value increases.

＜ＥＣＵ６０−湿潤度調整機能＞
ＥＣＵ６０は、前記した発電レート積算値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に応じて乾燥モード及び加湿モードのうちいずれかを実行し、燃料電池１０の湿潤度を調整する機能を有している。
なお、「乾燥運転」とは、燃料電池１０を乾燥させる際の運転モードであり、「加湿運転」とは、燃料電池１０を加湿するための運転モードである。
すなわち、ＥＣＵ６０は、燃料電池１０の湿潤度が所定値未満である場合、電圧センサ５４（充電量検出手段）によって検出される要求出力に対応して燃料電池１０の出力を制御する乾燥運転（第１出力制御）から、要求出力を超えるように燃料電池１０の出力を制御する加湿運転（第２出力制御）に切り替える。 <ECU 60-wetness adjustment function>
The ECU 60 has a function of adjusting the wetness of the fuel cell 10 by comparing the power generation rate integrated value described above with a predetermined threshold, executing one of the drying mode and the humidifying mode according to the comparison result. ing.
The “drying operation” is an operation mode when the fuel cell 10 is dried, and the “humidification operation” is an operation mode for humidifying the fuel cell 10.
That is, when the wetness of the fuel cell 10 is less than a predetermined value, the ECU 60 controls the output of the fuel cell 10 corresponding to the required output detected by the voltage sensor 54 (charge amount detection means) (first operation). 1 output control) is switched to a humidification operation (second output control) for controlling the output of the fuel cell 10 so as to exceed the required output.

＜ＥＣＵ６０−高出力準備完了判定機能＞
ＥＣＵ６０は、加湿運転を開始してから所定時間が経過した場合に、高出力準備が完了したことを示すフラグを立てる機能を有している。ここで、「高出力準備が完了した」とは、例えば、アクセル７１の開度が大きくなって燃料電池車を急加速させる必要が生じた場合に、それに即座に対応できる（つまり、高出力運転できる）ことを意味している。 <ECU 60-High Output Preparation Completion Determination Function>
The ECU 60 has a function of setting a flag indicating that high power preparation has been completed when a predetermined time has elapsed since the start of the humidifying operation. Here, “the high output preparation is completed” means that, for example, when the opening degree of the accelerator 71 becomes large and the fuel cell vehicle needs to be accelerated rapidly, it is possible to respond immediately (that is, high output operation). It means)

＜ＥＣＵ６０−加湿モード決定機能＞
ＥＣＵ６０は、加湿運転を実行する際にバッテリ５３の充電量と所定の閾値とを比較し、その比較結果に応じて、加湿モード１、加湿モード２、及び代替加湿モードのうちいずれのモードで加湿運転を実行するかを決定する機能を備えている。
ちなみに、電圧センサ５４（充電量検出手段）によって検出されるバッテリ５３の充電量が所定量以上である場合、ＥＣＵ６０は、加湿運転（第２出力制御）を実行して冷媒ポンプ４１の回転速度を上昇させる。一方、電圧センサ５４によって検出されるバッテリ５３の充電量が所定量未満である場合、ＥＣＵ６０は、加湿運転（第２出力制御）を実行してバッテリ５３への充電を行う。 <ECU 60-humidification mode determination function>
The ECU 60 compares the amount of charge of the battery 53 with a predetermined threshold when performing the humidifying operation, and humidifies in any of the humidifying mode 1, the humidifying mode 2, and the alternative humidifying mode according to the comparison result. It has a function to decide whether to run.
Incidentally, when the charge amount of the battery 53 detected by the voltage sensor 54 (charge amount detection means) is equal to or greater than a predetermined amount, the ECU 60 executes the humidification operation (second output control) to change the rotation speed of the refrigerant pump 41. Raise. On the other hand, when the charge amount of the battery 53 detected by the voltage sensor 54 is less than the predetermined amount, the ECU 60 performs the humidification operation (second output control) to charge the battery 53.

＜ＥＣＵ６０−フラッディング防止機能＞
ＥＣＵ６０は、加湿運転を行う際に燃料電池１０でフラッディングが起こることを防止するために、水素ポンプ２７及び／又はエアポンプ３６を駆動する機能を有している。 <ECU 60-Flooding prevention function>
The ECU 60 has a function of driving the hydrogen pump 27 and / or the air pump 36 in order to prevent flooding from occurring in the fuel cell 10 during the humidifying operation.

＜ＥＣＵ６０−加速判定機能＞
ＥＣＵ６０は、アクセル７１から入力されるアクセル開度情報に基づいて目標水素圧力を算出し、目標水素圧力の偏差が所定値以上であるか否かによって、要求出力の上昇（又は急上昇）を判定する機能を有している。 <ECU 60-Acceleration determination function>
The ECU 60 calculates the target hydrogen pressure based on the accelerator opening information input from the accelerator 71, and determines the increase (or rapid increase) in the required output depending on whether the deviation of the target hydrogen pressure is greater than or equal to a predetermined value. It has a function.

＜ＥＣＵ６０−運転モード決定機能＞
ＥＣＵ６０は、前記した水素圧力と目標水素圧力との差を所定の閾値と比較し、その比較結果に応じて通常モード、加速モード、及び急加速モードのうちいずれのモードで加速運転するかを決定する機能を備えている。 <ECU 60-Operation Mode Determination Function>
The ECU 60 compares the difference between the hydrogen pressure and the target hydrogen pressure with a predetermined threshold value, and determines whether to accelerate in the normal mode, the acceleration mode, or the rapid acceleration mode according to the comparison result. It has a function to do.

＜燃料電池の湿潤状態について＞
図２（ａ）に示すグラフの横軸は、燃料電池１０が備える固体高分子膜の含水量（膜含水量）であり、縦軸は、高出力要請時（つまり、アクセル７１の開度が大きいとき）における燃料電池１０の出力可能電力である。
図２（ａ）に示すように、膜含水量ゼロから膜含水量Ｑ１までの領域Ａでは、固体高分子膜の含水量が増えるにつれて高出力要請時の出力可能電力も大きくなる。したがって、高出力要請時に即座に対応することのみを考慮すると、燃料電池１０は湿潤状態である方が好ましい。 <Wet state of fuel cell>
The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2A is the water content (membrane water content) of the solid polymer membrane provided in the fuel cell 10, and the vertical axis is when a high output is requested (that is, the degree of opening of the accelerator 71). This is the power that can be output from the fuel cell 10 when it is large.
As shown in FIG. 2A, in the region A from the membrane water content zero to the membrane water content Q1, the output power at the time of a high output request increases as the water content of the solid polymer membrane increases. Therefore, it is preferable that the fuel cell 10 is in a wet state considering only the immediate response to the high output request.

ちなみに、膜含水量Ｑ１以上である領域Ｂでは、出力Ｗ１からほとんど上昇しない。これは、膜含水量Ｑ１以上の領域では、燃料電池１０が水分過多になるためである。当該領域では、フラッディングが起こりやすく、燃料電池１０での発電が不安定になりやすい。したがって、燃料電池１０の膜含水量をＱ１以下とすることが好ましい。   Incidentally, in the region B where the membrane water content is Q1 or more, the output W1 hardly increases. This is because the fuel cell 10 has excessive moisture in the region where the membrane water content Q1 or more. In this region, flooding is likely to occur, and power generation in the fuel cell 10 tends to be unstable. Therefore, it is preferable that the membrane water content of the fuel cell 10 be Q1 or less.

図２（ｂ）に示すグラフの横軸は、燃料電池１０の固体高分子膜の膜抵抗値であり、縦軸は、固体高分子膜の膜含水量である。
図２（ｂ）に示すように、燃料電池１０が乾燥し、膜含水量が減少するにつれて膜抵抗値が大きくなる。しかしながら、湿潤状態が長時間継続すると燃料電池１０の劣化が進むため、耐久性のみを考慮すると、燃料電池１０は乾燥しているほうが好ましい。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2B is the membrane resistance value of the solid polymer membrane of the fuel cell 10, and the vertical axis is the membrane water content of the solid polymer membrane.
As shown in FIG. 2B, the membrane resistance value increases as the fuel cell 10 dries and the membrane water content decreases. However, when the wet state continues for a long time, the deterioration of the fuel cell 10 progresses. Therefore, considering only the durability, the fuel cell 10 is preferably dry.

以上より、通常運転時には燃料電池１０を乾燥状態にして耐久性を良好に保ち、高出力運転時には燃料電池１０を湿潤状態にして性能を向上させる（つまり、膜抵抗値を小さくして高出力要請にすばやく対応する）必要がある。   As described above, during normal operation, the fuel cell 10 is kept dry to maintain good durability, and during high output operation, the fuel cell 10 is kept wet to improve performance (that is, the membrane resistance value is reduced to request high output). Need to respond quickly).

なお、アクセル７１の開度が大きくなった時点において、既に燃料電池１０が充分に加湿されていれば、高出力要請に対して瞬時に対応できる。このような高性能を実現するため、本実施形態では、以下に示す手順にしたがって乾燥運転及び加湿運転を行う。   If the fuel cell 10 is already sufficiently humidified at the time when the opening of the accelerator 71 becomes large, it is possible to respond instantly to a high output request. In order to achieve such high performance, in the present embodiment, a drying operation and a humidifying operation are performed according to the following procedure.

＜燃料電池システムの動作１＞
次に、図３〜図５に示すタイムチャートを参照しつつ、図６〜図１１示すフローチャートを用いて燃料電池システム１の動作を説明する。なお、図３〜図５に示す時刻ｔ０，ｔ１，・・・，ｔ５は、それぞれ共通であり、時間が経過するにしたがって各検出値、フラグ、指令値などが連動して推移していく。
また、図３〜図５のそれぞれのタイムチャートの具体的な意味については、フローチャートの説明と並行して順次説明していく。 <Operation of fuel cell system 1>
Next, the operation of the fuel cell system 1 will be described using the flowcharts shown in FIGS. 6 to 11 with reference to the time charts shown in FIGS. Note that the times t0, t1,..., T5 shown in FIGS. 3 to 5 are common, and the detected values, flags, command values, etc. change in conjunction with the passage of time.
The specific meanings of the time charts of FIGS. 3 to 5 will be sequentially described in parallel with the description of the flowcharts.

図３（ａ）に示す「要求出力」とは、走行モータ５５（負荷）などの駆動に必要となる出力電力を意味し、ＥＣＵ６０によって算出される。
また、図３（ｄ）に示す「ＦＣ出力」とは、燃料電池１０からの出力電力を意味し、出力検出器５１（図１参照）によって検出される。
また、図３（ｅ）に示す「ＦＣ電流」とは、燃料電池１０からの出力電流を意味し、出力検出器５１によって検出される。 The “request output” shown in FIG. 3A means output power required for driving the traveling motor 55 (load) and the like, and is calculated by the ECU 60.
Further, “FC output” shown in FIG. 3D means output power from the fuel cell 10 and is detected by the output detector 51 (see FIG. 1).
Further, “FC current” shown in FIG. 3 (e) means an output current from the fuel cell 10 and is detected by the output detector 51.

なお、「ＦＣ出力」及び「ＦＣ電流」は、燃料電池１０のアノード流路１１（図１参照）を通流する水素（アノードガス）の流量、カソード流路１２を通流する空気（カソードガス）の流量、燃料電池１０の湿潤度などによって決まる。
ＥＣＵ６０は、前記した要求出力に応じてコンプレッサ３１（図１参照）などの駆動を制御し、燃料電池１０から所定の電力を取り出すようになっている。 “FC output” and “FC current” are the flow rate of hydrogen (anode gas) flowing through the anode flow path 11 (see FIG. 1) of the fuel cell 10 and the air flowing through the cathode flow path 12 (cathode gas). ) And the wetness of the fuel cell 10.
The ECU 60 controls the driving of the compressor 31 (see FIG. 1) in accordance with the required output, and takes out predetermined power from the fuel cell 10.

図３（及び図４、図５）に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１において燃料電池システム１は、高負荷運転を行っている。ここで、「高負荷運転」とは、燃料電池１０から出力される電流（ＦＣ電流：図３（ｅ）参照）が、前記した高負荷領域にある状態を意味している。（式１）、（式２）を用いて説明したように、このような高負荷運転を実行した場合、燃料電池１０で生成される水の量が増える。その結果、燃料電池１０は加湿され、ＦＣ湿潤度Ｗ０（例えば、８５％）以上の高い値となる（図５（ｅ）の時刻ｔ０〜ｔ１参照）。
ちなみに、図３（ｅ）に示すように、ＦＣ電流が高負荷領域及び低負荷領域のうちいずれであるかは、閾値Ｉ０（例えば、１８０Ａ）を基準として判定される。 As shown in FIG. 3 (and FIGS. 4 and 5), the fuel cell system 1 is performing a high load operation at times t0 to t1. Here, “high load operation” means a state in which the current (FC current: see FIG. 3E) output from the fuel cell 10 is in the above-described high load region. As described with reference to (Expression 1) and (Expression 2), when such a high-load operation is performed, the amount of water generated in the fuel cell 10 increases. As a result, the fuel cell 10 is humidified and becomes a high value equal to or higher than the FC wetness W 0 (for example, 85%) (see times t0 to t1 in FIG. 5E).
Incidentally, as shown in FIG. 3E, whether the FC current is in the high load region or the low load region is determined based on the threshold value I 0 (for example, 180 A).

そして、時刻ｔ１において運転者の操作によりアクセル７１（図１参照）の開度が小さくなると、それに応じて要求負荷も小さくなり（図３（ａ）参照）、ＦＣ電流が閾値Ｉ０を下回って低負荷領域に入る（図３（ｅ）参照）。 When the degree of opening of the accelerator 71 (see FIG. 1) is reduced by the operation of the driver at the time t1, the required load becomes small accordingly (see FIG. 3 (a)), less than FC current threshold I 0 Enter the low load region (see FIG. 3E).

次に、前記判断過程を含め、図６〜図１１のフローチャートを用いてＥＣＵ６０の処理を順次説明する。
図６のステップＳ１０１においてＥＣＵ６０は、出力検出器５１（図１参照）から入力される燃料電池１０の出力電流（ＦＣ電流）が、閾値Ｉ０以下であるか否かを判定する。
なお、閾値Ｉ０の値は、実験やシミュレーションに基づく値であり、予め記憶手段（図示せず）に格納されている。 Next, the processing of the ECU 60 will be sequentially described using the flowcharts of FIGS.
In step S101 of FIG. 6 ECU 60, the output detector 51 output current (FC current) of the fuel cell 10 is input (see FIG. 1) determines whether a threshold I 0 or less.
Note that the value of the threshold I 0 is a value based on experiments and simulations, and is stored in advance in storage means (not shown).

ＦＣ電流が閾値Ｉ０以下である場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０２に進む。ちなみに、図３（ｅ）に示す「ＦＣ電流」が、時刻ｔ１において閾値Ｉ０以下となる過程が、この場合に対応する。
一方、ＦＣ電流が閾値Ｉ０より大きい場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０３に進む。 If the FC current is the threshold value I 0 or less (S101 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S102. Incidentally, the process in which the “FC current” shown in FIG. 3E becomes equal to or less than the threshold value I 0 at time t1 corresponds to this case.
On the other hand, if the FC current is greater than the threshold value I 0 (S101 → No), the processing of the ECU60 advances to step S103.

ステップＳ１０２においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値に低負荷発電レートを加算する。ここで、「低負荷発電レート」とは、ＦＣ電流の値が閾値Ｉ０以下の低負荷領域にある場合に逐次加算される正の値であり、予め記憶手段（図示せず）に格納されている。
図３（ｅ）の時刻ｔ１〜ｔ２では、ＦＣ電流が、閾値Ｉ０以下の低負荷領域にある。したがって、図３（ｆ）の時刻ｔ１〜ｔ２において燃料電池１０の乾燥が進み、低負荷発電レートが逐次加算されていくため、発電レート積算値ＦＳは徐々に増加していく。 In step S102, the ECU 60 adds the low load power generation rate to the power generation rate integrated value. Here, the “low load power generation rate” is a positive value that is sequentially added when the value of the FC current is in the low load region of the threshold I 0 or less, and is stored in advance in a storage means (not shown). ing.
At time t1~t2 in FIG 3 (e), FC current is the threshold I 0 or lower load region. Therefore, drying of the fuel cell 10 progresses at the time t1~t2 in FIG. 3 (f), the order low load power generation rate is successively added, generation rate integrated value F S gradually increases.

なお、「発電レート積算値」（図３（ｆ）参照）とは、燃料電池１０の湿潤状態（乾燥度合い、及び、乾燥状態の継続）を示す値であり、発電レート積算値が大きいほど燃料電池１０の湿潤度は低く、乾燥している。
このように、ＦＣ電流が閾値Ｉ０より小さい（つまり、燃料電池１０で生成される水の量が少ない）場合に低負荷発電レート（正の値）を逐次加算していくことで、燃料電池１０の湿潤度を発電レート積算値に反映させることができる。 The “power generation rate integrated value” (see FIG. 3F) is a value indicating the wet state of the fuel cell 10 (the degree of dryness and the continuation of the dry state). The battery 10 has a low wetness and is dry.
Thus, when the FC current is smaller than the threshold I 0 (that is, the amount of water generated by the fuel cell 10 is small), the fuel cell is sequentially added with the low load power generation rate (positive value). A degree of wetness of 10 can be reflected in the power generation rate integrated value.

ステップＳ１０３においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値に高負荷発電レートを加算する。ここで、「高負荷発電レート」とは、ＦＣ電流の値が閾値Ｉ０より大きい高負荷領域にある場合に逐次加算される負の値であり、予め記憶手段（図示せず）に格納されている。
例えば、図３（ｅ）の時刻ｔ２〜ｔ３では、ＦＣ電流が、閾値Ｉ０より大きい高負荷領域にある。したがって、図３（ｆ）の時刻ｔ２〜ｔ３において、発電レート積算値ＦＳは徐々に減少していく。
このように、ＦＣ電流が閾値Ｉ０より大きい（つまり、燃料電池１０で生成される水の量が多い）場合に、発電レート積算値に高負荷発電レート（負の値）を逐次加算していくことで、燃料電池１０の湿潤度を発電レート積算値に反映させることができる。 In step S103, the ECU 60 adds the high load power generation rate to the power generation rate integrated value. Here, the “high load power generation rate” is a negative value that is sequentially added when the value of the FC current is in a high load region greater than the threshold value I 0 , and is stored in advance in a storage means (not shown). ing.
For example, at time t2~t3 in FIG 3 (e), FC current is in the threshold I 0 is greater than high-load region. Thus, at time t2~t3 in FIG. 3 (f), the power generation rate integrated value F S gradually decreases.
As described above, when the FC current is larger than the threshold I 0 (that is, the amount of water generated by the fuel cell 10 is large), the high load power generation rate (negative value) is sequentially added to the power generation rate integrated value. Thus, the wetness of the fuel cell 10 can be reflected in the power generation rate integrated value.

ステップＳ１０４においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値ＦＳが、所定の閾値Ｆ１未満であるか否かを判定する。発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１未満である場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０５に進む。 ECU60 at Step S104, the power generation rate integrated value F S is equal to or less than a predetermined threshold value F1. If the power generation rate integrated value F S is smaller than the threshold value F1 (S104 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S105.

ステップＳ１０５においてＥＣＵ６０は、乾燥モードで低負荷運転を実行し、ステップＳ１０１の処理に戻る。なお、「乾燥モード」とは、比較的小さな要求出力（図３（ａ）の時刻ｔ１〜ｔ２参照）に対応して、所定のＦＣ電流を出力する運転モードである。この場合、燃料電池１０内で生成される水の量が少ないため、燃料電池１０は徐々に乾燥していく（図５（ｅ）参照）。
なお、図５（ｅ）に示す「ＦＣ湿潤度」は、燃料電池１０に含有可能な水量を１００％とした場合の値であり、燃料電池１０の湿潤度合いを意味している。 In step S105, the ECU 60 executes the low load operation in the dry mode, and returns to the process of step S101. The “drying mode” is an operation mode in which a predetermined FC current is output in response to a relatively small required output (see times t1 to t2 in FIG. 3A). In this case, since the amount of water generated in the fuel cell 10 is small, the fuel cell 10 is gradually dried (see FIG. 5E).
The “FC wetness” shown in FIG. 5 (e) is a value when the amount of water that can be contained in the fuel cell 10 is 100%, and means the wetness of the fuel cell 10.

（２．乾燥モード）
次に、図７を用いて乾燥モード時の処理について説明する。
図７のステップＳ１０５１においてＥＣＵ６０は、アクセル７１の開度に応じてコンプレッサ３１の駆動を制御し、水素圧・エア圧を通常の値とする。ここで、「通常」とは、運転者によるアクセル７１の操作に応じた電力を生成する（つまり、それを超える電力を生成するものではない）ことを意味している。
また、「水素圧」とは、水素圧センサ２５によって検出される水素の圧力であり（図１、図３（ｂ）参照）、「エア圧」とは、エア圧センサ３５によって検出される空気の圧力である（図１、図３（ｃ）参照）。 (2. Drying mode)
Next, processing in the drying mode will be described with reference to FIG.
In step S1051 in FIG. 7, the ECU 60 controls the driving of the compressor 31 according to the opening degree of the accelerator 71 to set the hydrogen pressure and the air pressure to normal values. Here, “normal” means that electric power corresponding to the operation of the accelerator 71 by the driver is generated (that is, electric power exceeding that is not generated).
The “hydrogen pressure” is the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor 25 (see FIGS. 1 and 3B), and the “air pressure” is the air detected by the air pressure sensor 35. (Refer to FIG. 1 and FIG. 3C).

ステップＳ１０５２においてＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４１（図１参照）が備えるモータの回転速度を通常の値とする。すなわち、図４（ｄ）に示すように、ＦＣ電流が低負荷領域にある時刻ｔ１〜ｔ２において、ＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４１を回転速度Ｐ１（例えば、定格の２０％）で回転させる。
ステップＳ１０５３においてＥＣＵ６０は、水素ポンプ２７（図１参照）の駆動をＯＦＦにする。次に、ステップＳ１０５４においてＥＣＵ６０は、エアポンプ３６（図１参照）の駆動をＯＦＦにする。すなわち、ＥＣＵ６０は、図５（ｂ），（ｃ）の時刻ｔ１〜ｔ２において水素ポンプ２７及びエアポンプ３６を停止させる。なお、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６は、後記する加湿モードにおいて駆動される。 In step S1052, the ECU 60 sets the rotation speed of the motor provided in the refrigerant pump 41 (see FIG. 1) to a normal value. That is, as shown in FIG. 4D, the ECU 60 rotates the refrigerant pump 41 at the rotation speed P1 (for example, 20% of the rating) at the time t1 to t2 when the FC current is in the low load region.
In step S1053, the ECU 60 turns off the driving of the hydrogen pump 27 (see FIG. 1). Next, in step S1054, the ECU 60 turns off the driving of the air pump 36 (see FIG. 1). That is, the ECU 60 stops the hydrogen pump 27 and the air pump 36 at times t1 to t2 in FIGS. Note that the hydrogen pump 27 and the air pump 36 are driven in a humidifying mode to be described later.

ステップＳ１０５５においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４（図１参照）の開度を通常とする。すなわち、ＥＣＵ６０は、図４（ｃ）の時刻ｔ１〜ｔ２において加湿器バイパス弁３４を開度Ｂ１（例えば、全開の８０％）にする。これによって、比較的乾燥した空気がカソード流路１２に流入する。   In step S1055, the ECU 60 sets the opening degree of the humidifier bypass valve 34 (see FIG. 1) to normal. That is, the ECU 60 sets the humidifier bypass valve 34 to the opening degree B1 (for example, 80% of full opening) at time t1 to t2 in FIG. As a result, relatively dry air flows into the cathode channel 12.

再び、図６に戻って説明を続ける。ステップＳ１０４において発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１以上である場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ１０６に進む。前記したように、発電レート積算値には燃料電池の湿潤度が反映されている。したがって、発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１以上である場合、燃料電池１０の湿潤度が所定値以下（例えば、１０％以下）であると推定される。
ステップＳ１０６においてＥＣＵ６０は、低負荷連続運転実績フラグをＯＮにする。つまり、図４（ａ）に示すように、発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１に達する時刻ｔ２において、ＥＣＵ６０は低負荷連続運転実績フラグをＯＮにする。 Returning again to FIG. 6, the description will be continued. If the power generation rate integrated value F S is equal to or greater than the threshold F1 in step S104 (S104 → No), the processing of the ECU60 advances to step S106. As described above, the power generation rate integrated value reflects the wetness of the fuel cell. Therefore, when the power generation rate integrated value F S is equal to or greater than the threshold F1, wetting of the fuel cell 10 is estimated to be less than a predetermined value (e.g., 10% or less).
In step S106, the ECU 60 turns on the low load continuous operation result flag. That is, as shown in FIG. 4 (a), at time t2 the power generation rate integrated value F S reaches a threshold value F1, ECU 60 is turned ON low load continuous operation record flag.

次に、ステップＳ１０７においてＥＣＵ６０は、高出力準備処理（湿潤度調整ステップ）を実行する。
なお、「高出力準備処理」とは、要求出力が急増した場合でも瞬時に対応できるように燃料電池１０を予め加湿しておく処理を意味している。
すなわち、発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１より大きくなると（つまり、燃料電池１０の乾燥度合いが大きくなると：図３（ｆ）、図５（ｅ）参照）、ＥＣＵ６０は低負荷連続運転実績フラグをＯＮにし（図４（ａ）参照）、燃料電池１０を加湿する高出力準備処理を開始する。 Next, in step S107, the ECU 60 executes a high output preparation process (wetness adjustment step).
The “high output preparation process” means a process in which the fuel cell 10 is humidified in advance so as to be able to respond instantaneously even when the required output increases rapidly.
That is, when the power generation rate integrated value F S is larger than the threshold value F1 (that is, the degree of drying of the fuel cell 10 is increased: FIG. 3 (f), the see FIG 5 (e)), ECU60 is a low-load continuous operation record flag The high power preparation process for humidifying the fuel cell 10 is started (see FIG. 4A).

（３．高出力準備処理）
次に、図８を用いて高出力準備処理について説明する。ステップＳ２０１においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４（図１参照）の開度を絞る。つまり、図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４の開度をＢ１（例えば、全開の８０％）からＢ２（例えば、全開の５％）に絞る。これによって、加湿器３３に流入する空気の流量を増加させ、加湿された空気をアノード流路１１に流入させることができる。 (3. High output preparation process)
Next, the high output preparation process will be described with reference to FIG. In step S201, the ECU 60 reduces the opening of the humidifier bypass valve 34 (see FIG. 1). That is, as shown in FIG. 4C, at time t2, the ECU 60 reduces the opening degree of the humidifier bypass valve 34 from B1 (for example, 80% of full opening) to B2 (for example, 5% of full opening). Thereby, the flow rate of the air flowing into the humidifier 33 can be increased, and the humidified air can be flowed into the anode channel 11.

ステップＳ２０２においてＥＣＵ６０は、バッテリ５３の充電量（State Of Charge：ＳＯＣ）が、閾値Ｖｈ（上限値）より低いか否かを判定する。なお、バッテリ５３の充電量は、電圧センサ５４（図１参照）によって検出される電圧値に基づいて算出される。バッテリ５３の充電量が閾値Ｖｈより低い場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０３に進む。一方、バッテリ５３のＳＯＣが閾値Ｖｈ以上である場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０６に進む。 In step S202, the ECU 60 determines whether or not the charge amount (State Of Charge: SOC) of the battery 53 is lower than the threshold value V h (upper limit value). The charge amount of the battery 53 is calculated based on the voltage value detected by the voltage sensor 54 (see FIG. 1). If the charge amount of the battery 53 is lower than the threshold value V h (S202 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S203. On the other hand, if the SOC of the battery 53 is equal to or higher than the threshold V h (S202 → No), the processing of the ECU60 advances to step S206.

ステップＳ２０３においてＥＣＵ６０は、バッテリ５３の充電量が閾値Ｖｍ（中央値）より低いか否かを判定する。なお、閾値Ｖｍは、閾値Ｖｈよりも低い所定の電圧閾値である。バッテリ５３の充電量が閾値Ｖｍより低い場合（Ｓ２０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０４に進む。一方、バッテリ５３のＳＯＣが閾値Ｖｍ以上である場合（Ｓ２０３→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０５に進む。 In step S203, the ECU 60 determines whether or not the charge amount of the battery 53 is lower than the threshold value V m (median value). The threshold value V m is a predetermined voltage lower threshold than the threshold V h. If the charge amount of the battery 53 is lower than the threshold value V m (S203 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S204. On the other hand, if the SOC of the battery 53 is equal to or higher than the threshold V m (S203 → No), the processing of the ECU60 advances to step S205.

次に、ステップＳ２０４においてＥＣＵ６０は、加湿モード１で高負荷運転を実行する。例えば、図５（ｆ）に示す時刻ｔ２におけるバッテリ５３の充電量は、比較的低くなっている。つまり、バッテリ５３をさらに充電する余裕がある。この場合、ＥＣＵ６０は、要求出力に対応する電力よりも大きな電力を生成して、バッテリ５３を充電しつつ燃料電池１０を加湿する「加湿モード１」を実行する。   Next, in step S204, the ECU 60 performs a high load operation in the humidification mode 1. For example, the charge amount of the battery 53 at time t2 shown in FIG. 5 (f) is relatively low. That is, there is room for further charging of the battery 53. In this case, the ECU 60 generates a power larger than the power corresponding to the requested output, and executes the “humidification mode 1” in which the fuel cell 10 is humidified while charging the battery 53.

また、ステップＳ２０５においてＥＣＵ６０は、加湿モード２で高負荷運転を実行する。加湿モード２は、バッテリ５３のＳＯＣが比較的高い（Ｖｍ＜ＳＯＣ≦Ｖｈ）場合に実行される加湿モードである。
また、ステップＳ２０６においてＥＣＵ６０は、代替加湿モードで高負荷運転を実行する。代替加湿モードは、バッテリ５３がほぼ満充電の状態になっている（ＳＯＣ＞Ｖｈ）場合に実行される加湿モードである。
次に、前記した３つの加湿モードについて順次説明する。 In step S205, the ECU 60 executes the high load operation in the humidification mode 2. The humidification mode 2 is a humidification mode that is executed when the SOC of the battery 53 is relatively high (V m <SOC ≦ V h ).
In step S206, the ECU 60 executes a high load operation in the alternative humidification mode. The alternative humidification mode is a humidification mode that is executed when the battery 53 is almost fully charged (SOC> V h ).
Next, the three humidification modes described above will be sequentially described.

（３−１．加湿モード１）
図１０（ａ）のステップＳ２０４１においてＥＣＵ６０は、高出力要請準備目標電流をセットする。ちなみに、「高出力要請準備目標電流」とは、要求出力に対応する電流よりも大きい所定の電流値であり、要求出力に応じて適宜設定される。
ステップＳ２０４２においてＥＣＵ６０は、水素圧及びエア圧を上昇させる。つまり、ＥＣＵ６０は、前記した高出力要請準備目標電流に対応させるように、コンプレッサ３１（図１参照）が備えるモータの回転速度を上昇させてエア圧を高くする。なお、それに応じて減圧弁２３の開度が変化し、水素圧が高くなる。 (3-1. Humidification mode 1)
In step S2041 of FIG. 10A, the ECU 60 sets a high output request preparation target current. Incidentally, the “high output request preparation target current” is a predetermined current value larger than the current corresponding to the requested output, and is set as appropriate according to the requested output.
In step S2042, the ECU 60 increases the hydrogen pressure and the air pressure. That is, the ECU 60 increases the air pressure by increasing the rotational speed of the motor provided in the compressor 31 (see FIG. 1) so as to correspond to the above-described high output request preparation target current. In addition, the opening degree of the pressure reducing valve 23 changes accordingly, and the hydrogen pressure increases.

そうすると、前記した（式１）、（式２）の反応が促進され、より多くの水が生成される。なお、加湿モード１を実行する際、燃料電池１０の余剰電力はバッテリ５３（図１参照）に充電される。   If it does so, reaction of above-described (Formula 1) and (Formula 2) will be accelerated | stimulated, and more water will be produced | generated. In addition, when performing the humidification mode 1, the surplus electric power of the fuel cell 10 is charged to the battery 53 (refer FIG. 1).

（３−２．加湿モード２）
図１０（ｂ）に示すステップＳ２０５１，Ｓ２０５２の処理は、図１０（ａ）に示す加湿モード１のステップＳ２０４１、Ｓ２０４２と同様であるから説明を省略する。
ステップＳ２０５３においてＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４１（図１参照）が備えるモータ（図示せず）の回転速度を上昇させる。すなわち、図４（ｄ）に示す時刻ｔ１〜ｔ２においてＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４１が備えるモータの回転速度をＰ１（例えば、定格の２０％）からＰ２（例えば、定格の６０％）に上昇させる。
これによって、燃料電池１０を冷却して凝縮水を発生させ、より効果的に燃料電池１０を加湿することができる。ちなみに、図５（ａ）では、前記した（式１）、（式２）の反応が活性化しているため、燃料電池１０の温度（つまり、冷媒温度）が上昇している。 (3-2. Humidification mode 2)
The processing in steps S2051 and S2052 shown in FIG. 10B is the same as steps S2041 and S2042 in the humidification mode 1 shown in FIG.
In step S2053, the ECU 60 increases the rotation speed of a motor (not shown) provided in the refrigerant pump 41 (see FIG. 1). That is, at time t1 to t2 shown in FIG. 4D, the ECU 60 increases the rotational speed of the motor included in the refrigerant pump 41 from P1 (for example, 20% of the rating) to P2 (for example, 60% of the rating).
Thereby, the fuel cell 10 can be cooled to generate condensed water, and the fuel cell 10 can be humidified more effectively. Incidentally, in FIG. 5A, since the reactions of (Expression 1) and (Expression 2) described above are activated, the temperature of the fuel cell 10 (that is, the refrigerant temperature) is increased.

ステップＳ２０５４においてＥＣＵ６０は、水素ポンプ２７（図１参照）を駆動させる。つまり、図５（ｂ）に示す時刻ｔ１〜ｔ２においてＥＣＵ６０は、水素ポンプ２７が備えるモータを回転速度Ｈ２（例えば、定格の８０％）で駆動させる。
ステップＳ２０５５においてＥＣＵ６０は、エアポンプ３６（図２参照）を駆動させる。つまり、図５（ｃ）に示す時刻ｔ１〜ｔ２においてＥＣＵ６０は、エアポンプ３６が備えるモータを回転速度Ａ２（例えば、定格の８０％）で駆動させる。 In step S2054, the ECU 60 drives the hydrogen pump 27 (see FIG. 1). That is, at time t1 to t2 shown in FIG. 5B, the ECU 60 drives the motor included in the hydrogen pump 27 at the rotation speed H2 (for example, 80% of the rating).
In step S2055, the ECU 60 drives the air pump 36 (see FIG. 2). That is, at the times t1 to t2 shown in FIG. 5C, the ECU 60 drives the motor included in the air pump 36 at the rotational speed A2 (for example, 80% of the rating).

このように、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６を駆動させることによって、図１に示す配管ａ８，ａ４を介してアノード流路１１にアノードオフガスが流入すると共に、配管ｂ９，ｂ３を介してカソード流路１２にカソードオフガスが流入する。したがって、前記した（式１）、（式２）の反応が促進されると共に、燃料電池１０の固体高分子膜から溢れ出た余分な水を排出し、フラッディングを抑制することができる。
なお、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６のうち、いずれか一方のみを駆動してもよい。 Thus, by driving the hydrogen pump 27 and the air pump 36, the anode off-gas flows into the anode channel 11 through the pipes a8 and a4 shown in FIG. 1, and the cathode channel 12 through the pipes b9 and b3. Cathode off gas flows into. Accordingly, the reactions of (Expression 1) and (Expression 2) described above are promoted, and excess water overflowing from the solid polymer membrane of the fuel cell 10 can be discharged to suppress flooding.
Note that only one of the hydrogen pump 27 and the air pump 36 may be driven.

また、このように各ポンプを駆動させた場合でも、加湿モード１では、燃料電池車の走行及び各機器の駆動に必要となる量を上回る電力が生成される。この余剰電力は、バッテリ５３（図１参照）に充電される。つまり、図５（ｆ）に示す時刻ｔ２〜ｔ３において、バッテリ５３のＳＯＣは徐々に上昇していく。
ちなみに、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６をバッテリ５３からの電力で駆動してもよい。 Even when each pump is driven in this way, in the humidification mode 1, electric power exceeding the amount required for running the fuel cell vehicle and driving each device is generated. This surplus power is charged in the battery 53 (see FIG. 1). That is, the SOC of the battery 53 gradually increases at times t2 to t3 shown in FIG.
Incidentally, the hydrogen pump 27 and the air pump 36 may be driven by electric power from the battery 53.

（３−３．代替加湿モード）
図１１のステップＳ２０６１においてＥＣＵ６０は、電流指令値をセットする。なお、当該電流指令値は、要求出力電流に対応する値であり、前記した高出力要請準備目標電流より小さい。
また、代替加湿モードを行う際には、バッテリ５３がほぼ満充電の状態となっているため、バッテリ５３への充電は行わない。したがって、バッテリ５３に充電された電力を使用する場合、バッテリ５３のＳＯＣは徐々に減少していく（図５（ｆ）参照）。 (3-3. Alternative humidification mode)
In step S2061 in FIG. 11, the ECU 60 sets a current command value. The current command value is a value corresponding to the requested output current, and is smaller than the above-described high output requested preparation target current.
Further, when the alternative humidification mode is performed, the battery 53 is almost fully charged, so that the battery 53 is not charged. Therefore, when the electric power charged in the battery 53 is used, the SOC of the battery 53 gradually decreases (see FIG. 5F).

図１１のステップＳ２０６２〜Ｓ２０６５は、図１０（ｂ）のステップＳ２０５２〜Ｓ２０５５と同様であるため、詳細な説明は省略する。
代替加湿モードを行う時刻ｔ４〜ｔ５において冷媒ポンプ４１が駆動されると共に（図４（ｄ）参照）、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６が駆動される（図５（ｂ），（ｃ）参照）。
そうすると、時刻ｔ４〜ｔ５において冷媒温度が上昇し（図４（ａ）参照）、水素圧及びエア圧が上昇する（図３（ｂ），（ｃ）参照）。これによって、図４（ｅ）に示すように、ＦＣ湿潤度が急速に上昇する。 Steps S2062 to S2065 in FIG. 11 are the same as steps S2052 to S2055 in FIG.
At times t4 to t5 when the alternative humidification mode is performed, the refrigerant pump 41 is driven (see FIG. 4D), and the hydrogen pump 27 and the air pump 36 are driven (see FIGS. 5B and 5C).
Then, the refrigerant temperature rises at times t4 to t5 (see FIG. 4A), and the hydrogen pressure and the air pressure rise (see FIGS. 3B and 3C). Thereby, as shown in FIG. 4E, the FC wetness rapidly increases.

このように、代替加湿モードで低負荷運転を実行することによって、水素圧及びエア圧を上昇させて前記（式１）、（式２）の反応を促進させると共に、冷媒ポンプ４１が備えるモータの回転速度を上昇させ、燃料電池１０を適温にする。これによって、燃料電池１０を加湿し、その後の高出力要求に備えることができる。また、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６を駆動することによって余分な水を排出し、燃料電池１０のフラッディングを防止することができる。   As described above, by executing the low load operation in the alternative humidification mode, the hydrogen pressure and the air pressure are increased to promote the reactions of the (Expression 1) and (Expression 2), and the motor of the refrigerant pump 41 is provided. The rotational speed is increased to bring the fuel cell 10 to an appropriate temperature. As a result, the fuel cell 10 can be humidified to prepare for a subsequent high output request. Further, by driving the hydrogen pump 27 and the air pump 36, excess water can be discharged, and flooding of the fuel cell 10 can be prevented.

再び、図８に戻って説明を続ける。ステップＳ２０７においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値ＦＳに高負荷発電レートを加算する。ちなみに、高負荷発電レートは、前記したように負の値である。したがって、図３（ｆ）の時刻ｔ２〜ｔ３において加湿モード２を実行する際、及び、時刻ｔ４〜ｔ５において代替加湿モードを実行する際、発電レート積算値ＦＳは、徐々に減少していく。これは、燃料電池１０が徐々に加湿される過程（つまり、乾燥度合いが減少する過程）に対応している。 Returning to FIG. 8, the description will be continued. In step S207 ECU 60 adds the high load power rate generation rate integrated value F S. Incidentally, the high load power generation rate is a negative value as described above. Therefore, when the humidification mode 2 is executed at times t2 to t3 in FIG. 3F and when the alternative humidification mode is executed at times t4 to t5, the power generation rate integrated value F S gradually decreases. . This corresponds to a process in which the fuel cell 10 is gradually humidified (that is, a process in which the degree of drying decreases).

ステップＳ２０８においてＥＣＵ６０は、高出力準備完了フラグがＯＮであるか否かを判定する。高出力準備完了フラグがＯＮである場合（Ｓ２０８→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２１１に進む。一方、高出力準備完了フラグがＯＦＦである場合（Ｓ２０８→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０９に進む。   In step S208, the ECU 60 determines whether or not a high output preparation completion flag is ON. When the high output preparation completion flag is ON (S208 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S211. On the other hand, when the high output preparation completion flag is OFF (S208 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S209.

ステップＳ２０９においてＥＣＵ６０は、加湿運転を開始してから所定時間Δｔ１が経過したか否かを判定する。ちなみに、所定時間Δｔ１は、前記した加湿運転による効果が燃料電池１０の湿潤状態に反映されるまでの遅れを想定した時間である。
加湿運転を開始してから所定時間Δｔ１が経過している場合（Ｓ２０９→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２１０に進む。一方、加湿運転を開始してから所定時間Δｔ１が経過していない場合（Ｓ２０９→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２０２に戻る。 In step S209, the ECU 60 determines whether or not a predetermined time Δt1 has elapsed since the start of the humidifying operation. Incidentally, the predetermined time Δt1 is a time assuming a delay until the effect of the humidification operation is reflected in the wet state of the fuel cell 10.
If the predetermined time Δt1 has elapsed since the start of the humidifying operation (S209 → Yes), the processing of the ECU 60 proceeds to step S210. On the other hand, if the predetermined time Δt1 has not elapsed since the humidification operation was started (S209 → No), the processing of the ECU 60 returns to step S202.

ステップＳ２１０においてＥＣＵ６０は、高出力準備完了フラグをＯＮにする（図４（ｂ）参照）。ちなみに「高出力準備完了フラグ」とは、燃料電池１０が充分に湿潤し、高出力運転を行う準備ができたことを示すフラグである。
ステップＳ２１１においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ２以下であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ６０は、図３（ｆ）の時刻ｔ２〜ｔ３において徐々に減少する発電レート積算値が閾値Ｆ２以下になるか否かを、所定のサイクルタイムごとに監視する。 In step S210, the ECU 60 turns on the high output preparation completion flag (see FIG. 4B). Incidentally, the “high output preparation completion flag” is a flag indicating that the fuel cell 10 is sufficiently wetted and ready for high output operation.
In step S211 ECU 60 is generating rate integrated value F S is equal to or threshold F2 less. That is, the ECU 60 monitors whether or not the power generation rate integrated value that gradually decreases at the times t2 to t3 in FIG.

ステップＳ２１２においてＥＣＵ６０は、低負荷連続運転実績フラグをＯＦＦにする（図４（ａ）参照）。これは、加湿モードを終了する際のトリガとなる。
次に、ステップＳ２１３においてＥＣＵ６０は、再び乾燥モードで低負荷運転を実行する。すなわち、ＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４の開度を通常の値とし（図４（ｃ）参照）、冷媒ポンプ４１の回転速度を通常の値とする（図４（ｄ）参照）。 In step S212, the ECU 60 turns off the low load continuous operation result flag (see FIG. 4A). This is a trigger when the humidification mode is terminated.
Next, in step S213, the ECU 60 executes the low load operation again in the dry mode. That is, the ECU 60 sets the opening degree of the humidifier bypass valve 34 to a normal value (see FIG. 4C) and sets the rotation speed of the refrigerant pump 41 to a normal value (see FIG. 4D).

これによって、ＦＣ出力（図３（ｄ）参照）及びＦＣ電流（図３（ｅ）参照）は、要求出力（図３（ａ）参照）に応じた通常の値になる。なお、加湿モード２が終了した時刻ｔ３において、燃料電池１０は充分に湿潤されている（図５（ｅ）参照）。また、バッテリ５３は、ほぼ満充電の状態になっている（図５（ｆ）参照）。   As a result, the FC output (see FIG. 3D) and the FC current (see FIG. 3E) become normal values according to the requested output (see FIG. 3A). Note that, at time t3 when the humidification mode 2 ends, the fuel cell 10 is sufficiently wetted (see FIG. 5E). The battery 53 is almost fully charged (see FIG. 5F).

次に、ステップＳ２１４においてＥＣＵ６０は、乾燥モード開始から所定時間Δｔ２が経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔ２は、乾燥モードを開始してから(つまり、加湿モードを終了してから)、燃料電池１０が高湿潤状態を保っている時間である。
乾燥モード開始から所定時間Δｔ２が経過した場合（Ｓ２１４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ２１５に進む。一方、乾燥モード開始から所定時間Δｔ２が経過していない場合（Ｓ２１４→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０はステップＳ２１４の処理を繰り返す。次に、ステップＳ２１５においてＥＣＵ６０は、高出力準備完了フラグをＯＦＦにする。（図４（ｂ）参照）。
なお、ステップＳ２１５の処理を実行した後、ＥＣＵ６０の処理は、再び図６のステップＳ１０１に戻る。 Next, in step S214, the ECU 60 determines whether or not a predetermined time Δt2 has elapsed since the start of the drying mode. The predetermined time Δt2 is a time during which the fuel cell 10 is kept in a highly wet state after the drying mode is started (that is, after the humidification mode is finished).
When the predetermined time Δt2 has elapsed from the start of the drying mode (S214 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S215. On the other hand, when the predetermined time Δt2 has not elapsed since the start of the drying mode (S214 → No), the ECU 60 repeats the process of step S214. Next, in step S215, the ECU 60 turns off the high output preparation completion flag. (See FIG. 4 (b)).
In addition, after performing the process of step S215, the process of ECU60 returns to step S101 of FIG. 6 again.

例えば、時刻ｔ５付近において要求出力が増加し（図５（ａ）参照）、水素圧センサ２５によって検出される水素圧と目標水素圧との差が大きくなった場合でも（図５（ｄ）参照）、以下のように即座に対応できる。すなわち、前記差の増加に応じてコンプレッサ３１の回転速度を上昇させることによって（図４（ｅ）参照）、エア圧が上昇する（図３（ｃ）参照）。そうすると、エア圧の上昇に応じて減圧弁２３の開度が大きくなり、水素圧も上昇する（図３（ｂ）参照）。
ここで、時刻ｔ４〜ｔ５において実行した代替加湿モードにより、燃料電池１０は充分に加湿されている。したがって、前記（式１）、（式２）の反応がスムーズに進むため、ＦＣ電流及びＦＣ出力は、要求出力に応じて速やかに上昇する（図３（ｄ），（ｅ）参照）。 For example, even when the required output increases near time t5 (see FIG. 5A) and the difference between the hydrogen pressure detected by the hydrogen pressure sensor 25 and the target hydrogen pressure becomes large (see FIG. 5D). ) And can respond immediately as follows. That is, by increasing the rotational speed of the compressor 31 in accordance with the increase in the difference (see FIG. 4E), the air pressure increases (see FIG. 3C). If it does so, the opening degree of the pressure-reduction valve 23 will become large according to the raise of air pressure, and a hydrogen pressure will also rise (refer FIG.3 (b)).
Here, the fuel cell 10 is sufficiently humidified by the alternative humidification mode executed at times t4 to t5. Therefore, since the reactions of (Expression 1) and (Expression 2) proceed smoothly, the FC current and the FC output rise rapidly according to the required output (see FIGS. 3D and 3E).

＜燃料電池システムの動作２＞
次に、図１２〜図１４に示すタイムチャートを参照しつつ、図１５〜図２０に示すフローチャートを用いて燃料電池システム１の動作を説明する。なお、図１２〜図１４に示す時刻ｔ６，ｔ７，・・・，ｔ１２は、それぞれ共通であり、時刻が経過するにしたがって各検出値、フラグ、指令値などが連動して推移していく。 <Operation 2 of fuel cell system>
Next, the operation of the fuel cell system 1 will be described using the flowcharts shown in FIGS. 15 to 20 with reference to the time charts shown in FIGS. Note that the times t6, t7,..., T12 shown in FIGS. 12 to 14 are common, and the detected values, flags, command values, etc. change in conjunction with the passage of time.

図１５のステップＳ３０においてＥＣＵ６０は、加速判定処理を実行する。ここで、「加速判定処理」は、要求出力の増加（要求出力に対応する目標水素圧の偏差）に基づいて判定される。   In step S30 in FIG. 15, the ECU 60 executes an acceleration determination process. Here, the “acceleration determination process” is determined based on an increase in the required output (deviation of the target hydrogen pressure corresponding to the required output).

次に、ステップＳ４０においてＥＣＵ６０は、判定結果に応じた加速制御処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ６０は、要求出力に応じるために必要な目標水素圧の偏差（増加率）に応じて、加速制御処理を実行する。   Next, in step S40, the ECU 60 executes an acceleration control process according to the determination result. That is, the ECU 60 executes the acceleration control process in accordance with the deviation (increase rate) of the target hydrogen pressure necessary for responding to the required output.

（４．加速判定処理）
図１６のステップＳ３０１においてＥＣＵ６０は、高負荷発電実績フラグがＯＮであるか否かを判定する。なお、高負荷発電実績フラグとは、加速を開始した時刻から所定時間Δｔ５後にＯＮされるフラグである（図１３（ｅ）参照）。
高負荷発電実績フラグがＯＮである場合（Ｓ３０１→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０２に進む。一方、高負荷発電実績フラグがＯＦＦである場合（Ｓ３０１→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０４に進む。 (4. Acceleration judgment processing)
In step S301 in FIG. 16, the ECU 60 determines whether or not the high load power generation result flag is ON. The high load power generation result flag is a flag that is turned on after a predetermined time Δt5 from the time when acceleration is started (see FIG. 13E).
When the high load power generation result flag is ON (S301 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S302. On the other hand, when the high load power generation result flag is OFF (S301 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S304.

ステップＳ３０２においてＥＣＵ６０は、高負荷発電実績フラグをＯＮにしてから所定時間Δｔ３が経過したか否かを判定する。高負荷発電実績フラグをＯＮにしてから所定時間Δｔ３が経過した場合（Ｓ３０２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０３に進む。一方、高負荷発電実績フラグをＯＮにしてから所定時間Δｔ３が経過していない場合（Ｓ３０２→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理は図１７のステップＳ４０１に進む。
これは、高負荷発電フラグをＯＮにしてから所定時間Δｔ３が経過するまでは、燃料電池１０が高湿潤の状態を保っており、通常制御で足りるからである。 In step S302, the ECU 60 determines whether or not a predetermined time Δt3 has elapsed since the high load power generation result flag was turned ON. When the predetermined time Δt3 has elapsed since the high load power generation result flag was turned on (S302 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S303. On the other hand, when the predetermined time Δt3 has not elapsed since the high load power generation result flag was turned on (S302 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S401 in FIG.
This is because the fuel cell 10 remains in a highly humid state until the predetermined time Δt3 has elapsed since the high load power generation flag was turned on, and normal control is sufficient.

ステップＳ３０３においてＥＣＵ６０は、高負荷発電実績フラグをＯＦＦにして、ステップＳ３０４の処理に進む。例えば、図１３（ｅ）の時刻ｔ７から所定時間Δｔ３が経過すると、ＥＣＵ６０は、高負荷発電実績フラグをＯＮからＯＦＦに切り替える。
ステップＳ３０４においてＥＣＵ６０は、発電レート積算値ＦＳが所定の閾値Ｆ１以上であるか否かを判定する。発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１以上である場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０５に進む。一方、発電レート積算値ＦＳが閾値Ｆ１未満である場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０１（図１７参照）に進む。 In step S303, the ECU 60 turns off the high load power generation result flag and proceeds to the process of step S304. For example, when a predetermined time Δt3 has elapsed from time t7 in FIG. 13 (e), the ECU 60 switches the high load power generation result flag from ON to OFF.
ECU60 at Step S304, the power generation rate integrated value F S is equal to or greater than a predetermined threshold value F1. If the power generation rate integrated value F S is equal to or greater than the threshold F1 (S304 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S305. On the other hand, when the power generation rate integrated value F S is smaller than the threshold value F1 (S304 → No), the processing of the ECU60 advances to step S401 (see FIG. 17).

ステップＳ３０５においてＥＣＵ６０は、低負荷連続運転実績フラグをＯＮにする。例えば、図１２（ｅ）の時刻ｔ９において、発電レート積算値ＦＳは閾値Ｆ１に達する（つまり、燃料電池１０の乾燥状態が所定時間継続する）。そうすると、図１３（ｄ）に示すように、ＥＣＵ６０は、低負荷連続運転実績フラグをＯＦＦからＯＮに切り替える。
ステップＳ３０６においてＥＣＵ６０は、燃料電池１０の電流指令値が負荷領域判定閾値Ｉ０以上であるか否かを判定する。なお、負荷領域判定閾値Ｉ０は、電流指令値が、前記した高負荷領域にあるか否かを判定する際の閾値である。 In step S305, the ECU 60 turns on the low load continuous operation result flag. For example, at time t9 in FIG. 12 (e), the power generation rate integrated value F S reaches the threshold F1 (i.e., dryness of the fuel cell 10 continues for a predetermined time). Then, as shown in FIG.13 (d), ECU60 switches a low load continuous driving performance flag from OFF to ON.
In step S306 ECU 60, the current command value of the fuel cell 10 is equal to or load range determination threshold I 0 or more. Note that the load region determination threshold I 0 is a threshold for determining whether or not the current command value is in the above-described high load region.

燃料電池１０の電流指令値が負荷領域判定閾値Ｉ０以上である場合（Ｓ３０６→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０７に進む。一方、燃料電池１０の電流指令値が負荷領域判定閾値Ｉ０未満である場合（Ｓ３０６→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０１（図１７参照）に進む。 If the current command value of the fuel cell 10 is a load region determination threshold I 0 or more (S306 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S307. On the other hand, when the current command value of the fuel cell 10 is less than the load region determination threshold I 0 (S306 → No), the processing of the ECU60 advances to step S401 (see FIG. 17).

ステップＳ３０７においてＥＣＵ６０は、目標水素圧の偏差が所定値Ｐ０以上であるか否かを判定する。なお、目標水素圧の偏差は、要求出力の増加率に対応する。目標水素圧の偏差が所定値Ｐ０以上である場合（Ｓ３０７→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０８に進む。一方、目標水素圧の偏差が所定値Ｐ０未満である場合（Ｓ３０７→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０１（図１７参照）に進む。 ECU60 at Step S307, the deviation between the target hydrogen pressure is equal to or a predetermined value P 0 or more. The deviation of the target hydrogen pressure corresponds to the increase rate of the required output. If the deviation between the target hydrogen pressure is the predetermined value P 0 or more (S307 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S308. On the other hand, when the deviation of the target hydrogen pressure is lower than the predetermined value P 0 (S307 → No), the processing of the ECU60 advances to step S401 (see FIG. 17).

ステップＳ３０８においてＥＣＵ６０は、燃料電池１０の加速準備が完了したか否かを判定する。なお、加速準備が完了したか否か（つまり、燃料電池１０が充分に加湿されているか否か）は、例えば、発電レート積算値ＦＳが所定値以上であるか否かに基づいて判定することができる。
例えば、図１２（ｅ）の時刻ｔ１０において発電レート積算値はＦ１であり、高い値となっている（つまり、燃料電池１０が乾燥している：図１４（ｂ）参照）。また、図１３（ａ）の時刻ｔ１０においてアクセル７１の開度が急に大きくなり、目標水素圧の偏差が所定値Ｐ０に達している。 In step S308, the ECU 60 determines whether or not the fuel cell 10 is ready for acceleration. Incidentally, whether the acceleration is ready (i.e., whether the fuel cell 10 is sufficiently humidified), for example, the power generation rate integrated value F S is based on whether a predetermined value or more is determined be able to.
For example, at time t10 in FIG. 12 (e), the power generation rate integrated value is F1, which is a high value (that is, the fuel cell 10 is dry: see FIG. 14 (b)). Further, the opening degree of the accelerator 71 is rapidly increased at time t10 in FIG. 13 (a), the deviation between the target hydrogen pressure reaches a predetermined value P 0.

このとき、通常の制御を行うとすると、急加速の要求に即座に対応できない。したがって、ＥＣＵ６０は、アクセル７１の開度が急に大きくなった場合に、目標水素圧の偏差や電流指令値などに応じて、後記する急加速運転制御、加速運転制御、又は通常制御を実行する。   At this time, if normal control is performed, it is impossible to immediately respond to a request for rapid acceleration. Therefore, when the opening degree of the accelerator 71 suddenly increases, the ECU 60 executes a rapid acceleration operation control, an acceleration operation control, or a normal control, which will be described later, according to the deviation of the target hydrogen pressure, the current command value, or the like. .

再び、図１６に戻って説明を続ける。燃料電池１０の加速準備が完了している場合（Ｓ３０８→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０１（図１７参照）に進む。一方、燃料電池１０の加速準備が完了していない場合（Ｓ３０９→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３０９に進む。   Returning again to FIG. 16, the description will be continued. When the acceleration preparation of the fuel cell 10 is completed (S308 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S401 (see FIG. 17). On the other hand, when the acceleration preparation of the fuel cell 10 is not completed (S309 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S309.

ステップＳ３０９においてＥＣＵ６０は、電流指令値が急加速判定閾値Ｉａ以上であるか否かを判定する。なお、急加速判定閾値Ｉａは、前記した負荷領域判定閾値Ｉ０より大きい所定値である。
電流指令値が急加速判定閾値Ｉａ以上である場合（Ｓ３０９→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップ３１０に進む。一方、電流指令値が所定値Ｉａ未満である場合（Ｓ３０９→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ３１１に進む。 In step S309, the ECU 60 determines whether or not the current command value is equal to or greater than the rapid acceleration determination threshold value Ia. Incidentally, rapid acceleration determination threshold Ia are the above-mentioned load region determination threshold I 0 is greater than a predetermined value.
If the current command value is equal to or greater than the rapid acceleration determination threshold value Ia (S309 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step 310. On the other hand, when the current command value is less than the predetermined value Ia (S309 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S311.

ステップＳ３１０においてＥＣＵ６０は、急加速確定フラグをＯＮにする。また、ステップＳ３１１においてＥＣＵ６０は、加速確定フラグをＯＮにする。   In step S310, the ECU 60 turns on the rapid acceleration confirmation flag. In step S311, the ECU 60 turns on the acceleration confirmation flag.

（５．判定結果に応じた加速制御処理）
図１７のステップＳ４０１においてＥＣＵ６０は、加速後タイマをスタートする。なお、加速後タイマの値は、後記する高負荷発電実績フラグをＯＮにする際、用いられる（図１８のＳ４１６参照）。
ステップＳ４０２においてＥＣＵ６０は、急加速判定確定フラグがＯＮであるか否かを判定する。急加速判定確定フラグがＯＮである場合（Ｓ４０２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０４に進む。一方、急加速判定確定フラグがＯＦＦである場合（Ｓ４０２→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０３に進む。 (5. Acceleration control process according to the judgment result)
In step S401 in FIG. 17, the ECU 60 starts a post-acceleration timer. The value of the post-acceleration timer is used when turning on a high load power generation result flag to be described later (see S416 in FIG. 18).
In step S402, the ECU 60 determines whether or not the rapid acceleration determination determination flag is ON. When the rapid acceleration determination determination flag is ON (S402 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S404. On the other hand, when the rapid acceleration determination determination flag is OFF (S402 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S403.

ステップＳ４０３においてＥＣＵ６０は、加速判定確定フラグがＯＮになっているか否かを判定する。加速判定確定フラグがＯＮである場合（Ｓ４０３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０５に進む。一方、加速判定確定フラグがＯＦＦである場合（Ｓ４０３→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４１３に進む。
ステップＳ４０４においてＥＣＵ６０は、急加速運転制御を実行する。また、ステップＳ４０５においてＥＣＵ６０は、加速運転制御を実行する。 In step S403, the ECU 60 determines whether or not the acceleration determination determination flag is ON. If the acceleration determination confirmation flag is ON (S403 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S405. On the other hand, when the acceleration determination determination flag is OFF (S403 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S413.
In step S404, the ECU 60 performs rapid acceleration operation control. In step S405, the ECU 60 executes acceleration operation control.

（５−１．急加速運転制御）
次に、図１９を用いて、急加速運転制御について説明する。なお、急加速運転制御及び加速制御は、アクセル７１の開度が急に大きくなった時点において加速準備が完了していない（つまり、燃料電池１０が充分に加湿されていない）場合に実行される制御である。
ステップＳ４０４１においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４（図１参照）の開度を絞る。例えば、図１３（ｃ）の時刻ｔ１０においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４を所定量だけ絞る。これによって加湿器３３に流入する空気の流量（比率）が増加し、加湿された空気が配管ｂ３を介してカソード流路１２に流入する。 (5-1. Rapid acceleration operation control)
Next, the rapid acceleration operation control will be described with reference to FIG. The rapid acceleration operation control and the acceleration control are executed when acceleration preparation is not completed (that is, the fuel cell 10 is not sufficiently humidified) when the opening of the accelerator 71 suddenly increases. Control.
In step S4041, the ECU 60 reduces the opening of the humidifier bypass valve 34 (see FIG. 1). For example, at time t10 in FIG. 13C, the ECU 60 throttles the humidifier bypass valve 34 by a predetermined amount. As a result, the flow rate (ratio) of the air flowing into the humidifier 33 is increased, and the humidified air flows into the cathode channel 12 through the pipe b3.

ステップＳ４０４２においてＥＣＵ６０は、作動エア圧をセットする。なお、作動エア圧は、急加速制御が実行されるように予め設定される値である。これに応じて、図１２（ｂ）の時刻ｔ１０においてエア圧が上昇する。さらに、エア圧の上昇に応じて減圧弁２３の開度が大きくなり、水素圧も上昇する（図１２（ａ）参照）。
ステップＳ４０４３においてＥＣＵ６０は、エアポンプ３６の回転速度をセットする。なお、最大限の正味出力（走行モータ５５への出力）が得られるように、エアポンプ３６の回転速度を制限する。
ステップＳ４０４４においてＥＣＵ６０は、冷媒ポンプ４１の回転速度をセットする。なお、最大限の正味出力が得られるように、冷媒ポンプ４１の回転速度も制限する。つまり、図１４（ｃ）の時刻ｔ１０において、冷媒ポンプ４１の回転速度を低下させる In step S4042, the ECU 60 sets the operating air pressure. The operating air pressure is a value set in advance so that the rapid acceleration control is executed. In response to this, the air pressure rises at time t10 in FIG. Furthermore, as the air pressure increases, the opening of the pressure reducing valve 23 increases, and the hydrogen pressure also increases (see FIG. 12A).
In step S4043, the ECU 60 sets the rotation speed of the air pump 36. The rotational speed of the air pump 36 is limited so that the maximum net output (output to the traveling motor 55) can be obtained.
In step S <b> 4044, the ECU 60 sets the rotation speed of the refrigerant pump 41. The rotational speed of the refrigerant pump 41 is also limited so that the maximum net output can be obtained. That is, the rotational speed of the refrigerant pump 41 is reduced at time t10 in FIG.

その結果、前記した（式１）、(式２)の反応が促進して燃料電池１０が加湿され（図１４（ｂ）参照）、ＦＣ出力及びＦＣ電流が急上昇する（図１４（ｃ），（ｄ）参照）。つまり、急加速の要求があった時点において燃料電池１０が乾燥状態であっても、水素ポンプ２７、エアポンプ３６及び冷媒ポンプ４１を含む「補機」の電力消費を低減させつつ、燃料電池１０を加湿する。これによって、補機の電力消費が低減されたぶん、外部負荷（走行モータ）への正味出力が一時的に急増され、急加速の要求に適切に応じることができる。   As a result, the above-described reactions (Equation 1) and (Equation 2) are promoted to humidify the fuel cell 10 (see FIG. 14B), and the FC output and the FC current rapidly increase (FIG. 14C, (See (d)). In other words, even when the fuel cell 10 is in a dry state at the time of a request for rapid acceleration, the fuel cell 10 is reduced while reducing the power consumption of the “auxiliary machine” including the hydrogen pump 27, the air pump 36, and the refrigerant pump 41. Humidify. As a result, the power consumption of the auxiliary machine is reduced, so that the net output to the external load (travel motor) is temporarily increased, and the demand for rapid acceleration can be appropriately met.

（５−２．加速運転制御）
次に、図２０のステップＳ４０５１においてＥＣＵ６０は、加湿器バイパス弁３４（図１参照）の開度を絞る。次に、ステップＳ４０５２においてＥＣＵ６０は、作動エア圧を加速用マップから読み込む。なお、当該加速用マップは、燃料電池１０の状態などに応じて作動エア圧を出力するための実験などにより予め設定され、記憶手段（図示せず）に格納されている。 (5-2. Acceleration operation control)
Next, in step S4051 of FIG. 20, the ECU 60 reduces the opening of the humidifier bypass valve 34 (see FIG. 1). Next, in step S4052, the ECU 60 reads the operating air pressure from the acceleration map. The acceleration map is set in advance by an experiment for outputting the operating air pressure according to the state of the fuel cell 10 and the like, and is stored in a storage means (not shown).

再び、図１７に戻って説明を続ける。ステップ４０６においてＥＣＵ６０は、加速後高負荷発電カウンタの減算を開始する（図１３（ｂ）の時刻ｔ１０参照）。なお、加速後高負荷発電カウンタは、後記する低負荷連続運転実績フラグなどをＯＦＦする際のトリガとなる。また、加速後高負荷発電カウンタによってカウントされる時間Δｔ４（図１３（ｂ）参照）は、加速又は急加速の要求があった場合に、通常制御に移行しても適切に対応できる湿潤状態とするための加湿に要する時間である。   Returning again to FIG. 17, the description will be continued. In step 406, the ECU 60 starts subtraction of the post-acceleration high load power generation counter (see time t10 in FIG. 13B). The post-acceleration high load power generation counter serves as a trigger when turning off a low load continuous operation result flag, which will be described later. In addition, the time Δt4 (see FIG. 13B) counted by the high load power generation counter after acceleration is a wet state that can be appropriately dealt with even when shifting to normal control when there is a request for acceleration or rapid acceleration. This is the time required for humidification.

ステップＳ４０７においてＥＣＵ６０は、加速後高負荷発電カウンタの値Ｃがゼロであるか否かを判定する。加速後高負荷発電カウンタの値Ｃがゼロである場合（Ｓ４０７→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０９に進む。一方、加速後高負荷発電カウンタの値Ｃがゼロでない場合（Ｓ４０７→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０８に進む。   In step S407, the ECU 60 determines whether or not the value C of the post-acceleration high load power generation counter is zero. When the value C of the post-acceleration high load power generation counter is zero (S407 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S409. On the other hand, when the value C of the post-acceleration high load power generation counter is not zero (S407 → No), the process of the ECU 60 proceeds to step S408.

ステップＳ４０８においてＥＣＵ６０は、電流指令値が負荷領域閾値Ｉ０未満であるか否かを判定する。なお、負荷領域判定閾値Ｉ０は、電流指令値が、前記した高負荷領域にあるか否かを判定する際の閾値である。
電流指令値が負荷領域閾値Ｉ０未満である場合（Ｓ４０８→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０９に進む。一方、電流指令値が負荷領域閾値Ｉ０以上である場合（Ｓ４０８→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４０６に戻る。 In step S408 ECU 60 determines whether the current command value is less than the load area threshold I 0. Note that the load region determination threshold I 0 is a threshold for determining whether or not the current command value is in the above-described high load region.
If the current command value is less than the load range threshold I 0 (S408 → Yes), the processing of the ECU60 advances to step S409. On the other hand, when the current command value is equal to or greater than the load region threshold I 0 (S408 → No), the process of the ECU 60 returns to step S406.

ステップＳ４０９においてＥＣＵ６０は、低負荷連続運転実績フラグをＯＦＦにする。例えば、図１３（ｂ）に示す時刻ｔ１０から時間Δｔ４をカウントする場合、図１２（ｅ）に示す発電レート積算値は、時刻ｔ１０から時間Δｔ４後の時刻ｔ１１に閾値Ｆ２を下回る（つまり、時刻ｔ１１において燃料電池１０は充分に加湿されている：図１４（ｂ）参照）。したがって、急加速運転の直後は燃料電池１０を加湿する必要はないため、前記したように低負荷連続運転実績フラグをＯＦＦにする。   In step S409, the ECU 60 turns off the low load continuous operation result flag. For example, when the time Δt4 is counted from the time t10 shown in FIG. 13B, the power generation rate integrated value shown in FIG. 12E falls below the threshold F2 at the time t11 after the time Δt4 from the time t10 (that is, the time At t11, the fuel cell 10 is sufficiently humidified (see FIG. 14B). Accordingly, since it is not necessary to humidify the fuel cell 10 immediately after the rapid acceleration operation, the low load continuous operation result flag is turned OFF as described above.

次に、ステップＳ４１０においてＥＣＵ６０は、急加速判定確定フラグをＯＦＦにする。次に、ステップＳ４１１においてＥＣＵ６０は、加速判定確定フラグをＯＦＦにする。
そして、ステップＳ４１２においてＥＣＵ６０は、加速後高負荷発電カウンタをリセットする。 Next, in step S410, the ECU 60 turns off the rapid acceleration determination determination flag. Next, in step S411, the ECU 60 turns off the acceleration determination confirmation flag.
In step S412, the ECU 60 resets the post-acceleration high load power generation counter.

次に、図１８のＳ４１３においてＥＣＵ６０は、通常制御のプログラムを記憶手段（図示せず）から読み出す。これは、加速運転又は急加速運転を行った場合でも、所定時間Δｔ４（図１３（ｂ）参照）の間に燃料電池１０が加湿されることで、通常制御に移行できるためである。
ステップＳ４１４においてＥＣＵ６０は、所定負荷まで減速したか否かを判定する。ちなみに、所定負荷は、高負荷発電実績フラグをＯＮにする必要がないと判断する際の閾値となる出力である。 Next, in S413 of FIG. 18, the ECU 60 reads a program for normal control from a storage unit (not shown). This is because even when the acceleration operation or the rapid acceleration operation is performed, the fuel cell 10 is humidified during the predetermined time Δt4 (see FIG. 13B), so that the normal control can be performed.
In step S414, the ECU 60 determines whether or not the vehicle has decelerated to a predetermined load. Incidentally, the predetermined load is an output serving as a threshold when determining that it is not necessary to turn on the high load power generation result flag.

所定負荷まで減速した場合（Ｓ４１４→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４１７に進む。一方、所定負荷まで減速していない場合（Ｓ４１４→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４１５に進む。
ステップＳ４１５においてＥＣＵ６０は、加速運転を開始してから所定時間Δｔ５が経過したか否かを判定する。加速運転を開始してから所定時間Δｔ５が経過している場合（Ｓ４１５→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４１６に進む。一方、加速運転を開始してから所定時間Δｔ５が経過していない場合（Ｓ４１５→Ｎｏ）、ＥＣＵ６０の処理はステップＳ４１４に戻る。 When the vehicle is decelerated to a predetermined load (S414 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S417. On the other hand, when not decelerating to a predetermined load (S414-> No), processing of ECU60 progresses to Step S415.
In step S415, the ECU 60 determines whether or not a predetermined time Δt5 has elapsed since the acceleration operation was started. When the predetermined time Δt5 has elapsed since the acceleration operation was started (S415 → Yes), the process of the ECU 60 proceeds to step S416. On the other hand, when the predetermined time Δt5 has not elapsed since the acceleration operation was started (S415 → No), the process of the ECU 60 returns to step S414.

ステップＳ４１６においてＥＣＵ６０は、高負荷発電実績フラグをＯＮにする（図１３（ｅ）参照）。ちなみに、高湿潤状態が継続すると燃料電池１０は徐々に劣化する可能性がある。したがって、少なくとも高負荷運転終了から所定時間Δｔ３が経過するまでは（図１３（ｅ）参照）、低負荷運転（乾燥モード）を行って燃料電池１０を乾燥させる。
次に、ステップＳ４１７においてＥＣＵ６０は、加速後タイマをリセットする。
なお、低負連続運転実績フラグと高負荷発電実績フラグとがいずれも立つ場合、高負荷発電実績フラグを優先し、通常制御とすることが好ましい。 In step S416, the ECU 60 turns on the high load power generation result flag (see FIG. 13E). Incidentally, if the highly humid state continues, the fuel cell 10 may gradually deteriorate. Therefore, at least until the predetermined time Δt3 has elapsed since the end of the high load operation (see FIG. 13E), the low load operation (dry mode) is performed to dry the fuel cell 10.
Next, in step S417, the ECU 60 resets the post-acceleration timer.
When both the low negative continuous operation result flag and the high load power generation result flag are set, it is preferable to prioritize the high load power generation result flag and perform normal control.

＜フラッディングの抑制＞
前記した急加速運転では、カソード循環流路に設置されているエアポンプ３６の駆動を制限することによって、走行モータ５５に供給される正味出力を最大限に引き出している。
例えば、図２１（ａ）に示すように、エアポンプ３６消費電力をＰ２からＰ１に減少させて通常制御から専用制御（補機の出力を制限する制御）に移行した場合、燃料電池１０に供給されるエア流量はＱ２からＱ１に減少する。
この場合、図２１（ｂ）に示すように、燃料電池１０の安定発電度はα２からα１に減少する。さらに、エアポンプ３６の消費電力がＰ１を下回るとカソードガスの供給不足となり、安定発電度が急速に低下する。したがって、所定値以上の安定発電度を確保しつつ、最大限の正味出力を引き出すように、エアポンプ３６の回転速度を適度に低下させることが好ましい。 <Suppression of flooding>
In the rapid acceleration operation described above, the net output supplied to the traveling motor 55 is maximized by limiting the drive of the air pump 36 installed in the cathode circulation passage.
For example, as shown in FIG. 21 (a), when the power consumption of the air pump 36 is reduced from P2 to P1 and the routine shifts from normal control to dedicated control (control to limit the output of the auxiliary machine), it is supplied to the fuel cell 10. The air flow rate decreases from Q2 to Q1.
In this case, as shown in FIG. 21B, the stable power generation degree of the fuel cell 10 decreases from α2 to α1. Further, when the power consumption of the air pump 36 is less than P1, the supply of cathode gas becomes insufficient, and the stable power generation rate rapidly decreases. Therefore, it is preferable to moderately reduce the rotational speed of the air pump 36 so as to draw the maximum net output while ensuring a stable power generation degree equal to or greater than a predetermined value.

≪効果≫
本実施形態に係る燃料電池システム１によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、低負荷運転時において、条件に応じて定期的に燃料電池１０を加湿する加湿運転を実行する。ここで、燃料電池１０の出力電流が低負荷領域にある場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、発電レート積算値に低負荷発電レート（正の値）を逐次加算していく（Ｓ１０２）。一方、燃料電池１０の出力電流が高負荷領域にある場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、発電レート積算値に高負荷発電レート（負の値）を逐次加算していく（Ｓ１０３）。これによって、燃料電池１０の湿潤状態を発電レート積算値に適切に反映させることができる。 ≪Effect≫
The fuel cell system 1 according to this embodiment has the following effects.
That is, during the low load operation, the humidification operation for periodically humidifying the fuel cell 10 according to the conditions is executed. Here, when the output current of the fuel cell 10 is in the low load region (S101 → Yes), the low load power generation rate (positive value) is sequentially added to the power generation rate integrated value (S102). On the other hand, when the output current of the fuel cell 10 is in the high load region (S101 → No), the high load power generation rate (negative value) is sequentially added to the power generation rate integrated value (S103). Thereby, the wet state of the fuel cell 10 can be appropriately reflected in the power generation rate integrated value.

また、高湿潤状態が長時間継続すると、燃料電池１０のセルなどが劣化する可能性がある。したがって、加湿モードを開始してから所定時間が経過すると（つまり、発電レート積算値が所定値未満になると：Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、速やかに乾燥モードに移行する（Ｓ１０５）。これによって、燃料電池１０の劣化を抑制できる。
このように、燃料電池１０の加湿状態を適切にコントロールすることで、アクセル７１の開度が大きくなって要求出力が急増した場合でも、燃料電池１０での電極反応がスムーズに進むため、前記要求出力に対して瞬時に応じることができる。 Further, if the high-humidity state continues for a long time, the cells of the fuel cell 10 and the like may be deteriorated. Therefore, when a predetermined time elapses after the humidification mode is started (that is, when the power generation rate integrated value becomes less than the predetermined value: S104 → Yes), the mode immediately shifts to the drying mode (S105). Thereby, deterioration of the fuel cell 10 can be suppressed.
Thus, by appropriately controlling the humidified state of the fuel cell 10, the electrode reaction in the fuel cell 10 proceeds smoothly even when the opening of the accelerator 71 increases and the required output increases rapidly. It can respond to the output instantly.

また、加湿モードを実行する際、バッテリ５３に余裕がある場合には充電し（Ｓ２０４）、バッテリ５３に余裕がない場合には冷媒ポンプ４１などの回転速度を上昇させる（Ｓ２０６）。したがって、燃料電池１０で生成された余剰電力の収支を図り、無駄な電力消費をなくすことができる。なお、冷媒ポンプ４１の回転速度を上昇すると、燃料電池１０が急冷却されて凝縮水が増加するため、燃料電池１０の含水量を増加させ、電極反応を促進させることができる。   In addition, when the humidifying mode is executed, if the battery 53 has a margin, the battery 53 is charged (S204), and if the battery 53 has no margin, the rotation speed of the refrigerant pump 41 and the like is increased (S206). Accordingly, it is possible to balance the surplus power generated by the fuel cell 10 and eliminate unnecessary power consumption. Note that when the rotational speed of the refrigerant pump 41 is increased, the fuel cell 10 is rapidly cooled and the condensed water increases, so that the water content of the fuel cell 10 can be increased and the electrode reaction can be promoted.

また、本実施形態では、燃料電池システム１にインピーダンス計測装置を搭載する必要がなく、湿潤状態などを求めるプログラムをＥＣＵ６０に予め組み込んでフィードフォワード制御を実行する。したがって、ＥＣＵ６０の処理負荷を軽減できると共に、コストを削減できる。
また、コンプレッサ３１の下流側にインタークーラ３２を設けることで、圧縮されて高温・高圧になったカソードガス（空気）を適度に冷却し、燃料電池１０のカソード流路１２に供給することができる。 Further, in the present embodiment, it is not necessary to mount an impedance measuring device on the fuel cell system 1, and a program for obtaining a wet state or the like is incorporated in the ECU 60 in advance to execute feedforward control. Therefore, the processing load on the ECU 60 can be reduced and the cost can be reduced.
Further, by providing the intercooler 32 on the downstream side of the compressor 31, the cathode gas (air) that has been compressed to a high temperature and high pressure can be appropriately cooled and supplied to the cathode flow path 12 of the fuel cell 10. .

また、前記した加湿制御によって燃料電池１０内で凝縮水が増加する。そうすると、カソード流路１２及びアノード流路１１においても凝縮水が発生し、水分過多になる可能性がある。したがって、アノード側に設けられている水素ポンプ２７を駆動してアノード流路１１内の余分な水を排出し（Ｓ２０５４，Ｓ２０６４）、カソード側に設けられているエアポンプ３６を駆動してカソード流路１２内の余分な水を排出する（Ｓ２０５５，Ｓ２０６５）。
これによって、前記した（式１）、（式２）の反応が促進されると共に、燃料電池１０の固体高分子膜から出た余分な水を掃気して、フラッディングを抑制することができる。 Further, the condensed water increases in the fuel cell 10 by the humidification control described above. As a result, condensed water is also generated in the cathode channel 12 and the anode channel 11, and there is a possibility of excessive moisture. Therefore, the hydrogen pump 27 provided on the anode side is driven to discharge excess water in the anode flow path 11 (S2054, S2064), and the air pump 36 provided on the cathode side is driven to drive the cathode flow path. The excess water in 12 is discharged (S2055, S2065).
As a result, the reactions of (Equation 1) and (Equation 2) described above are promoted, and excess water discharged from the solid polymer membrane of the fuel cell 10 can be scavenged to suppress flooding.

ちなみに、水素ポンプ２７やエアポンプ３６によって凝縮水を排出しても、固体高分子膜には適度な水が保有される。これによって、燃料電池１０におけるフラッディングの発生を抑制すると共に、燃料電池１０を良好な高湿潤の状態にすることができる。
また、要求出力が急増した場合に燃料電池１０が充分に湿潤していなくとも（Ｓ３０７→Ｙｅｓ）、エアポンプ３６の出力を下げて供給流量を低減し（Ｓ４０４３）、冷媒ポンプ４１の出力を下げて冷媒の循環流量を低減する（Ｓ４０４４）。このように、これら補機への出力を一時的に低減することで浮いた電力を、走行モータ５５に振り分けることができる。したがって、走行モータ５５への正味出力を最大限に引き出すことができる。 Incidentally, even if condensed water is discharged by the hydrogen pump 27 or the air pump 36, moderate water is retained in the solid polymer membrane. As a result, the occurrence of flooding in the fuel cell 10 can be suppressed, and the fuel cell 10 can be in a good and highly humid state.
Further, even if the fuel cell 10 is not sufficiently wet when the required output increases rapidly (S307 → Yes), the output of the air pump 36 is decreased to reduce the supply flow rate (S4043), and the output of the refrigerant pump 41 is decreased. The circulating flow rate of the refrigerant is reduced (S4044). In this way, the electric power that has been floated by temporarily reducing the output to these auxiliary machines can be distributed to the traveling motor 55. Accordingly, the net output to the traveling motor 55 can be maximized.

また、アノード流路１１内、及び、カソード流路１２内にたまった余分な水を、水素ポンプ２７やエアポンプ３６によって排出することで、燃料電池１０の固体高分子膜を充分に加湿しつつ、フラッディングを確実に防止することができる。
また、水素センサによって検出される水素圧と、目標水素圧との差に基づいて、通常制御、加速運転制御、又は急加速制御を行うことによって、燃料電池１０の状態に応じたきめ細かい制御を行うことができる。 Further, the excess water accumulated in the anode channel 11 and the cathode channel 12 is discharged by the hydrogen pump 27 and the air pump 36, while sufficiently humidifying the solid polymer membrane of the fuel cell 10, Flooding can be reliably prevented.
Further, fine control according to the state of the fuel cell 10 is performed by performing normal control, acceleration operation control, or rapid acceleration control based on a difference between the hydrogen pressure detected by the hydrogen sensor and the target hydrogen pressure. be able to.

図２２は、高出力要求があった場合における燃料電池１０の出力の時間的変化を示すグラフである。図２２に示すように、高出力要求時において通常の乾燥運転（つまり、要求出力に対応した発電）を行っている場合、燃料電池１０が充分に加湿されるまでに所定時間（ｔＣ−ｔＡ）がかかる。 FIG. 22 is a graph showing temporal changes in the output of the fuel cell 10 when there is a high output request. As shown in FIG. 22, when a normal drying operation (that is, power generation corresponding to the required output) is performed at the time of a high output request, a predetermined time (t C −t) is required until the fuel cell 10 is sufficiently humidified. A ) is required.

これに対して、本実施形態に係る加湿潤運転を実行した場合、高出力要求があった時刻ｔＡにおいて燃料電池１０は充分に加湿されている。したがって、高出力要求に応じて燃料電池１０の出力電力を増加させ、速やかにＦＣ出力ＷＣを得ることができる。
また、要求出力が急増した場合に燃料電池１０が充分に湿潤していなくとも、補機への出力を制限する専用運転を実行することで、加湿運転よりも短時間でＦＣ出力ＷＢを得ることができる。 On the other hand, when the humidification operation according to the present embodiment is executed, the fuel cell 10 is sufficiently humidified at time t A when a high output request is made. Therefore, increasing the output power of the fuel cell 10 in response to the high output requirement, it can be quickly obtain FC output W C.
Further, the fuel cell 10 need not sufficiently wetted if the request output is rapidly increased, by executing the exclusive operation to limit the output to the auxiliary machine to yield FC output W B in a shorter time than the humidifying operation be able to.

≪変形例≫
以上、本発明に係る燃料電池システム１について前記実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記実施形態では、発電レート積算値の値に基づいて燃料電池１０の湿潤度を推定する場合について説明したが、これに限らない。
例えば、前記実施形態では、燃料電池１０への要求出力に応じた出力電流が所定値未満である状態が所定時間を超えて継続した場合、ＥＣＵ６０が燃料電池１０の湿潤度を所定値未満と判定してもよい。
また、燃料電池１０への要求出力に応じた出力電流が所定値未満であると共に、前記要求出力に応じた出力電力の積算量が所定量を超えた場合、ＥＣＵ６０が燃料電池１０の湿潤度を所定値未満と判断してもよい。 ≪Modification≫
The fuel cell system 1 according to the present invention has been described above with reference to the above embodiment. However, the embodiment of the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the case where the wetness of the fuel cell 10 is estimated based on the value of the power generation rate integrated value has been described, but the present invention is not limited to this.
For example, in the above-described embodiment, when the state where the output current corresponding to the required output to the fuel cell 10 is less than a predetermined value continues for a predetermined time, the ECU 60 determines that the wetness of the fuel cell 10 is less than the predetermined value. May be.
Further, when the output current corresponding to the required output to the fuel cell 10 is less than a predetermined value and the integrated amount of output power corresponding to the required output exceeds the predetermined amount, the ECU 60 determines the wetness of the fuel cell 10. You may judge that it is less than a predetermined value.

また、前記実施形態では、発電レート積算値の算出に際し、低負荷発電レート及び高負荷発電レートとして固定値を用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、低負荷発電レート及び高負荷発電レートが、燃料電池１０の出力電流の値に応じて適宜設定してもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a fixed value was used as a low load power generation rate and a high load power generation rate in the case of calculation of a power generation rate integrated value, it is not restricted to this. That is, the low load power generation rate and the high load power generation rate may be appropriately set according to the value of the output current of the fuel cell 10.

また、前記した加湿モードにおいて、バッテリ５３の電力消費が順調である場合には、水素ポンプ２７及び／又はエアポンプ３６を使用しないようにしてもよい。
また、加湿モードと代替加湿モードを組み合わせてもよい。すなわち、エアポンプ３６などの補機に電力供給しつつ、余剰電力をバッテリ５３に充電してもよい。これによって、より速やかに燃料電池１０を加湿できると共に、無駄な電力消費を低減できる。
また、前記した代替加湿モードを実行する場合、水素ポンプ２７及びエアポンプ３６を駆動することとしたが、いずれか一方を駆動することとしてもよい。また、急加速運転時における水素ポンプ２７及びエアポンプ３６についても同様である。
また、前記した補機への電力供給を制限する専用運転を行う際に、エアポンプ３６及び水素ポンプ２７を停止させてもよい。これによって、より大きな正味電力を得ることができる。 In the humidification mode described above, when the power consumption of the battery 53 is smooth, the hydrogen pump 27 and / or the air pump 36 may not be used.
Further, the humidification mode and the alternative humidification mode may be combined. That is, the surplus power may be charged in the battery 53 while supplying power to an auxiliary machine such as the air pump 36. As a result, the fuel cell 10 can be humidified more quickly, and wasteful power consumption can be reduced.
Moreover, when performing the above-mentioned alternative humidification mode, although the hydrogen pump 27 and the air pump 36 were driven, it is good also as driving any one. The same applies to the hydrogen pump 27 and the air pump 36 during the rapid acceleration operation.
Further, the air pump 36 and the hydrogen pump 27 may be stopped when performing a dedicated operation for restricting the power supply to the auxiliary machine. Thereby, a larger net electric power can be obtained.

また、前記で説明した急加速運転制御を実行する際、冷媒ポンプ（補機）などの消費電力を低減させることとしたが、これに限らない。
例えば、配管ｂ７（図１参照）に背圧弁（圧力調整手段：図示せず）を設け、ＥＣＵ６０が当該背圧弁の開度を絞ることによって、カソード流路１２を通流する空気の圧力を増加させてもよい。これによって、燃料電池１０内の水蒸気が凝縮しやすくなり、生成された凝縮水によって燃料電池１０が加湿される。 Further, when the rapid acceleration operation control described above is executed, the power consumption of the refrigerant pump (auxiliary machine) is reduced, but the present invention is not limited to this.
For example, a back pressure valve (pressure adjusting means: not shown) is provided in the pipe b7 (see FIG. 1), and the ECU 60 increases the pressure of the air flowing through the cathode channel 12 by reducing the opening of the back pressure valve. You may let them. Thereby, the water vapor in the fuel cell 10 is easily condensed, and the fuel cell 10 is humidified by the generated condensed water.

また、前記で説明した急加速（又は加速）運転制御を実行する際、ＥＣＵ６０が、負荷から燃料電池１０への要求出力を超えるように出力制御を実行してもよい。これによって、燃料電池での電極反応が促進され、生成される水によって加湿できる。
なお、余剰電力については、バッテリ５３の充電量が所定値以上である場合、冷媒ポンプ４１の回転速度を上昇に用い、バッテリ５３の充電量が所定値未満である場合、バッテリ５３に充電する。 Further, when executing the rapid acceleration (or acceleration) operation control described above, the ECU 60 may execute the output control so as to exceed the required output from the load to the fuel cell 10. Thereby, the electrode reaction in the fuel cell is promoted and can be humidified by the generated water.
As for surplus power, when the charge amount of the battery 53 is greater than or equal to a predetermined value, the rotational speed of the refrigerant pump 41 is used to increase, and when the charge amount of the battery 53 is less than the predetermined value, the battery 53 is charged.

また、前記実施形態では、インピーダンス装置を用いない場合について説明したが、これに限らない。すなわち、燃料電池１０にインピーダンス装置を接続し、計測したインピーダンスをＥＣＵ６０に出力することとしてもよい。
この場合、インピーダンス装置を状態量の補正用として使用することができる。例えば新品時の設定パラメータに対し劣化補正をかける際に、インピーダンス運用初期からの偏差にて劣化補正係数を算出し、予め設定された運転条件（加湿制御ＭＡＰ）にフィードバックすることができる。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where an impedance apparatus was not used, it is not restricted to this. That is, an impedance device may be connected to the fuel cell 10 and the measured impedance may be output to the ECU 60.
In this case, the impedance device can be used for correcting the state quantity. For example, when a deterioration correction is applied to a set parameter when new, a deterioration correction coefficient can be calculated based on a deviation from the initial impedance operation and fed back to a preset operating condition (humidification control MAP).

すなわち、図２３（ａ）に示すように、燃料電池１０の劣化が進むにしたがってインピーダンスも大きくなり、劣化補正係数も大きくなる。なお、Ｚ１は燃料電池１０が新品である場合のインピーダンスである。
また、図２３（ｂ）に示すように、燃料電池１０の劣化が進むにしたがって、燃料電池１０の湿潤度が低下する。したがって、インピーダンス計測装置によって計測した燃料電池１０のインピーダンスを用いて算出した劣化補正係数を用いることで、より正確に燃料電池１０の湿潤度を把握することができる。 That is, as shown in FIG. 23A, as the fuel cell 10 deteriorates, the impedance also increases and the deterioration correction coefficient also increases. Z1 is the impedance when the fuel cell 10 is new.
Further, as shown in FIG. 23B, the wetness of the fuel cell 10 decreases as the deterioration of the fuel cell 10 progresses. Therefore, the wetness degree of the fuel cell 10 can be grasped more accurately by using the deterioration correction coefficient calculated using the impedance of the fuel cell 10 measured by the impedance measuring device.

また、インピーダンス計測装置を燃料電池１０の湿潤状態を検出する「湿潤度状態出手段」として用いてもよい。この場合、たとえインピーダンス測定値が使用できなくなっても、前記した発電レート積算値を用いたフィードフォワード制御に切り替えることによって、速やかに対応することができる。   In addition, the impedance measuring device may be used as “wetness state output means” for detecting the wet state of the fuel cell 10. In this case, even if the measured impedance value cannot be used, it is possible to respond quickly by switching to the feedforward control using the power generation rate integrated value.

また、前記実施形態では、バイパス流路に加湿器バイパス弁３４を設ける場合について説明したが、これに限らない。すなわち、加湿器バイパス弁３４に代えて、水素インジェクタをバイパス流路に設けてもよい。また、エゼクタ２４の導入側に水素インジェクタを設けてもよい。
また、前記実施形態では、図１に示すように、配管ｃ４に冷媒ポンプ４１の吸入側を接続し、配管ｃ１に冷媒ポンプ４１の吐出側を接続する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、冷媒ポンプ４１に代えて、配管ｃ３上に冷媒ポンプを設けてもよい。また、これら２つを併用してもよい。
また、冷媒ポンプ４１に代えて、配管ｃ２のうち配管ｃ５との接続箇所よりも冷媒流路１３の出口側に冷媒ポンプを設けてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the humidifier bypass valve 34 was provided in a bypass flow path, it is not restricted to this. That is, instead of the humidifier bypass valve 34, a hydrogen injector may be provided in the bypass flow path. Further, a hydrogen injector may be provided on the introduction side of the ejector 24.
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the suction side of the refrigerant pump 41 was connected to the piping c4 and the discharge side of the refrigerant pump 41 was connected to the piping c1 as shown in FIG. 1, it is not restricted to this. That is, instead of the refrigerant pump 41, a refrigerant pump may be provided on the pipe c3. Moreover, you may use these two together.
Moreover, it may replace with the refrigerant | coolant pump 41 and may provide a refrigerant | coolant pump in the exit side of the refrigerant | coolant flow path 13 rather than the connection location with the pipe | tube c5 among the pipe | tubes c2.

また、ＥＣＵ６０は、燃料電池１０の湿潤度が所定値未満であると推定した場合、以下の（１）及び／又は（２）の制御を実行してもよい。
（１）ＥＣＵ６０が、バイパス流路ｂ４，ｂ５（図１参照）を通流するカソードガスの流量を低減するように加湿器バイパス弁３４を制御する。
（２）電圧センサ５４（図１参照）によって検出されるバッテリ５３の充電量が所定量以上である場合、ＥＣＵ６０が冷媒ポンプ４１の回転速度を上昇させ、電圧センサ５４によって検出されるバッテリ５３の充電量が所定量未満である場合、バッテリ５３への充電を行うように制御する。 Further, when it is estimated that the wetness of the fuel cell 10 is less than a predetermined value, the ECU 60 may execute the following control (1) and / or (2).
(1) The ECU 60 controls the humidifier bypass valve 34 so as to reduce the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow paths b4 and b5 (see FIG. 1).
(2) When the charge amount of the battery 53 detected by the voltage sensor 54 (see FIG. 1) is equal to or greater than a predetermined amount, the ECU 60 increases the rotational speed of the refrigerant pump 41 and the battery 53 detected by the voltage sensor 54 When the charge amount is less than the predetermined amount, control is performed so that the battery 53 is charged.

１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池
１１ アノード流路
１２ カソード流路
１３ 冷媒流路
２５ 水素圧センサ
２７ 水素ポンプ
３１ コンプレッサ
３３ 加湿器
３４ 加湿器バイパス弁（バイパス流量調整手段）
３５ エア圧センサ
３６ エアポンプ
４１ 冷媒ポンプ
４４ 冷媒温度センサ
５１ 出力検出器
５２ ＶＣＵ
５３ バッテリ
５４ 電圧センサ（充電量検出手段）
６０ ＥＣＵ（要求出力算出手段、湿潤度推定手段、湿潤度調整手段、バイパス流量調整手段）
７１ アクセル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 10 Fuel cell 11 Anode flow path 12 Cathode flow path 13 Refrigerant flow path 25 Hydrogen pressure sensor 27 Hydrogen pump 31 Compressor 33 Humidifier 34 Humidifier bypass valve (bypass flow rate adjusting means)
35 Air pressure sensor 36 Air pump 41 Refrigerant pump 44 Refrigerant temperature sensor 51 Output detector 52 VCU
53 Battery 54 Voltage sensor (charge amount detection means)
60 ECU (required output calculation means, wetness estimation means, wetness adjustment means, bypass flow rate adjustment means)
71 Accelerator

Claims (5)

アノード流路にアノードガスが供給され、カソード流路にカソードガスが供給されて発電する燃料電池と、
前記燃料電池への要求出力を算出する要求出力算出手段と、
前記燃料電池の出力を制御する出力制御手段と、
前記燃料電池の湿潤度と相関関係にある電流値を含む情報に基づいて、前記燃料電池の湿潤度を推定する湿潤度推定手段と、
を備える燃料電池システムであって、
前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、
前記出力制御手段は、
前記燃料電池を発電させるために必要な補機に供給する電力を低減し、前記燃料電池の外部負荷に供給する電力を増加させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell in which anode gas is supplied to the anode channel and cathode gas is supplied to the cathode channel to generate electricity;
A required output calculating means for calculating a required output to the fuel cell;
Output control means for controlling the output of the fuel cell;
Wetness estimation means for estimating the wetness of the fuel cell based on information including a current value correlated with the wetness of the fuel cell;
A fuel cell system comprising:
When the increase in the required output calculated by the required output calculating means is a predetermined value or more and the wetness degree of the fuel cell is estimated to be less than the predetermined value by the wetness degree estimating means,
The output control means includes
A fuel cell system characterized in that the power supplied to an auxiliary machine required for power generation of the fuel cell is reduced and the power supplied to an external load of the fuel cell is increased. カソードガスの圧力を調整する圧力調整手段を備え、
前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって、前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、
前記圧力調整手段が、カソードガス流路に流入するカソードガスの圧力を増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 A pressure adjusting means for adjusting the pressure of the cathode gas;
When the increase in the required output calculated by the required output calculating means is greater than or equal to a predetermined value and the wetness degree estimating means estimates that the wetness of the fuel cell is less than the predetermined value,
The fuel cell system according to claim 1, wherein the pressure adjusting means increases the pressure of the cathode gas flowing into the cathode gas flow path. 前記カソード流路に接続されるカソードガス供給流路に設けられ、カソードガスを加湿する加湿器と、
前記カソード供給流路に供給されるカソードガスが、前記加湿器をバイパスして前記カソード流路に流入するように設けられるバイパス流路と、
前記バイパス流路を通流するカソードガスの流量を調整するバイパス流量調整手段と、
を備え、
前記要求出力算出手段によって算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定手段によって、前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、
前記バイパス流量調整手段が、前記バイパス流路を通流するカソードガスの流量を低減する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。 A humidifier that is provided in a cathode gas supply channel connected to the cathode channel and humidifies the cathode gas;
A bypass channel provided so that the cathode gas supplied to the cathode supply channel flows into the cathode channel by bypassing the humidifier;
Bypass flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow path;
With
When the increase in the required output calculated by the required output calculating means is greater than or equal to a predetermined value and the wetness degree estimating means estimates that the wetness of the fuel cell is less than the predetermined value,
The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the bypass flow rate adjusting means reduces the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass flow path. 前記湿潤度推定手段は、
前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電流が所定値未満である状態が、所定時間を超えて継続した場合、
又は、
前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電流が所定値未満であると共に、前記要求出力に応じた前記燃料電池の出力電力の積算量が所定量を超えた場合、
前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The wetness estimation means includes
When the state where the output current of the fuel cell corresponding to the required output is less than a predetermined value continues for a predetermined time,
Or
When the output current of the fuel cell according to the required output is less than a predetermined value and the integrated amount of the output power of the fuel cell according to the required output exceeds a predetermined amount,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the wetness of the fuel cell is estimated to be less than a predetermined value. アノード流路にアノードガスが供給され、カソード流路にカソードガスが供給されて発電する燃料電池を備える燃料電池システムの運転方法であって、
前記燃料電池への要求出力を算出する要求出力算出ステップと、
前記燃料電池の湿潤度と相関関係にある電流値を含む情報に基づいて、前記燃料電池の湿潤度を推定する湿潤度推定ステップと、
前記要求出力算出ステップにおいて算出される要求出力の増加が所定値以上であり、かつ、前記湿潤度推定ステップにおいて前記燃料電池の湿潤度が所定値未満であると推定された場合、前記燃料電池を発電させるために必要な補機に供給する電力を低減し、前記燃料電池の外部負荷に供給する電力を増加させる出力制御ステップと、を含む
ことを特徴とする燃料電池システムの運転方法。 An operation method of a fuel cell system including a fuel cell in which an anode gas is supplied to an anode channel and a cathode gas is supplied to a cathode channel to generate electric power,
A required output calculating step for calculating a required output to the fuel cell;
A wetness estimation step of estimating the wetness of the fuel cell based on information including a current value correlated with the wetness of the fuel cell;
If the increase in the required output calculated in the required output calculating step is greater than or equal to a predetermined value and the wetness of the fuel cell is estimated to be less than the predetermined value in the wetness estimation step, the fuel cell is An output control step of reducing power supplied to an auxiliary machine required for power generation and increasing power supplied to an external load of the fuel cell. An operation method of a fuel cell system, comprising:
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