JP2014035820A - Stop method of fuel cell system - Google Patents

Stop method of fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2014035820A
JP2014035820A JP2012175044A JP2012175044A JP2014035820A JP 2014035820 A JP2014035820 A JP 2014035820A JP 2012175044 A JP2012175044 A JP 2012175044A JP 2012175044 A JP2012175044 A JP 2012175044A JP 2014035820 A JP2014035820 A JP 2014035820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
power generation
temperature
freezing
freeze
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012175044A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kikuchi
剛 菊地
Kazuhiro Wake
千大 和氣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2012175044A priority Critical patent/JP2014035820A/en
Publication of JP2014035820A publication Critical patent/JP2014035820A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stop method of a fuel cell system which allows for enhancement of power generation stability while minimizing deterioration of fuel cells, by suppressing the freezing of water produced in fuel cells during start-up.SOLUTION: The stop method of a fuel cell system includes a lowest temperature estimation step for estimating whether or not the lowest outside air temperature goes below a predetermined temperature, a temperature detection step for detecting the stack temperature while power generation of a fuel cell is stopping, a freeze expectation step performing freeze expectation in a fuel cell when the stack temperature is lower than a freeze expectation temperature for expecting that there is a risk of freeze in a fuel cell, and a freeze protection power generation step performing freeze protection power generation by a fuel cell, when freeze expectation is performed in the freeze expectation step.

Description

本発明は、燃料電池システムの停止方法に関するものである。   The present invention relates to a method for stopping a fuel cell system.

燃料電池車両に搭載される燃料電池には、固体高分子電解質膜(以下、電解質膜という)をアノードとカソードとで両側から挟んで膜電極構造体(MEA)を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池(以下、単位セルという)を構成し、この単位セルを複数枚積層して燃料電池スタックとするものが知られている。燃料電池は、アノードにアノードガス(燃料)として水素が供給され、カソードにカソードガス(酸化剤)として空気が供給されることで、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。なお、この発電に伴って燃料電池内では水(生成水)が生成される。   In a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle, a membrane electrode structure (MEA) is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter referred to as an electrolyte membrane) between an anode and a cathode from both sides, and this membrane electrode structure A plate-shaped unit fuel cell (hereinafter referred to as a unit cell) is configured by arranging a pair of separators on both sides of the battery, and a plurality of unit cells are stacked to form a fuel cell stack. In a fuel cell, hydrogen is supplied to the anode as anode gas (fuel) and air is supplied to the cathode as cathode gas (oxidant), so that hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode pass through the electrolyte membrane. It moves to the cathode and generates electricity by causing an electrochemical reaction with oxygen in the air at the cathode. Note that water (generated water) is generated in the fuel cell with this power generation.

図6は、従来における燃料電池システムにおいて、時間に対する燃料電池のスタック温度の変化を示すグラフである。
ところで、図6に示すように、冬季の寒冷地等において、燃料電池システムの停止中にスタック温度Tfcが氷点下になると(図6中時間t1以降)、燃料電池内に滞留している生成水が凍結する。この場合、単位セルへのアノードガス及びカソードガスの供給が妨げられるため、次回起動時(図6中時間t2)の発電安定性の低下や、燃料電池の劣化等の原因になる。
FIG. 6 is a graph showing changes in the stack temperature of the fuel cell with respect to time in a conventional fuel cell system.
By the way, as shown in FIG. 6, when the stack temperature Tfc falls below freezing point in the cold region of winter or the like while the fuel cell system is stopped (after time t1 in FIG. 6), the generated water staying in the fuel cell is to freeze. In this case, the supply of the anode gas and the cathode gas to the unit cell is hindered, which causes a decrease in power generation stability at the next start-up (time t2 in FIG. 6), deterioration of the fuel cell, and the like.

そこで、例えば特許文献1には、生成水の凍結を予想した場合に、反応ガス流路に掃気ガス(例えば、空気)を供給して反応ガス流路内の生成水等を排出する、いわゆる掃気処理を行う構成が開示されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses so-called scavenging that supplies scavenging gas (for example, air) to the reaction gas flow path and discharges the generated water in the reaction gas flow path when freezing of the generated water is expected. A configuration for performing processing is disclosed.

特開2005−251576号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-251576

しかしながら、上述した掃気処理では、燃料電池内の生成水等を完全に排出することが難しい。この場合、掃気処理で排出しきれず、燃料電池内に残存した生成水が、その後、燃料電池内で凍結するため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制等を図ることが難しいという問題がある。   However, in the scavenging process described above, it is difficult to completely discharge the generated water in the fuel cell. In this case, the generated water that cannot be exhausted by the scavenging process and remains in the fuel cell is then frozen in the fuel cell, thereby improving the power generation stability at the next start-up and suppressing the deterioration of the fuel cell. There is a problem that is difficult.

そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、起動時における燃料電池内での生成水の凍結を抑制して、発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図ることができる燃料電池システムの停止方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and suppresses freezing of generated water in the fuel cell at the time of start-up, thereby improving power generation stability and suppressing deterioration of the fuel cell. An object of the present invention is to provide a method for stopping a fuel cell system capable of performing the above.

上記目的を達成するために、請求項1に記載した発明は、アノードに燃料が、カソードに酸化剤がそれぞれ供給されて発電をする燃料電池(例えば、実施形態における燃料電池2)を備えた燃料電池システム(例えば、実施形態における燃料電池システム1)の停止方法であって、外気温(例えば、実施形態における外気温Tout)の最低温度が所定温度(例えば、実施形態における所定温度TL)以下になるか否かを推測する最低温度推測工程(例えば、実施形態におけるステップS1)と、前記燃料電池の発電停止中におけるスタック温度(例えば、実施形態におけるスタック温度Tfc)、またはスタック温度低下速度(例えば、実施形態における温度低下速度Tq)を検知する温度検知工程(例えば、実施形態におけるステップS2)と、前記スタック温度または前記スタック温度低下速度が、前記燃料電池内で凍結の虞があると予想する凍結予想温度(例えば、実施形態における凍結予想温度Ti)または凍結予想温度低下速度を下回っている場合に前記燃料電池内の凍結予想を行う凍結予想工程(例えば、実施形態におけるステップS2)と、前記凍結予想工程で凍結予想が行われた場合に、前記燃料電池による凍結予防発電を行う凍結予防発電工程(例えば、実施形態におけるステップS3〜ステップ8)と、を有していることを特徴とする。   To achieve the above object, the invention described in claim 1 is a fuel including a fuel cell (for example, the fuel cell 2 in the embodiment) in which fuel is generated by supplying fuel to the anode and oxidant to the cathode, respectively. A method for stopping a battery system (for example, the fuel cell system 1 in the embodiment), wherein the minimum temperature of the outside air temperature (for example, the outside air temperature Tout in the embodiment) is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, the predetermined temperature TL in the embodiment). A minimum temperature estimation step (e.g., step S <b> 1 in the embodiment) for estimating whether or not to occur, and a stack temperature (e.g., stack temperature Tfc in the embodiment) during power generation stop of the fuel cell, or a stack temperature decrease rate (e.g., , A temperature detection step (for example, step S in the embodiment) for detecting the temperature decrease rate Tq in the embodiment. And the stack temperature or the stack temperature decrease rate is lower than the expected freezing temperature (for example, the predicted freezing temperature Ti in the embodiment) or the expected freezing temperature decrease rate at which there is a risk of freezing in the fuel cell. A freezing prediction step (for example, step S2 in the embodiment) for performing freezing prediction in the fuel cell, and freezing for performing freezing preventive power generation by the fuel cell when freezing prediction is performed in the freezing prediction step. And a preventive power generation process (for example, step S3 to step 8 in the embodiment).

請求項2に記載した発明では、前記凍結予防発電工程では、前記スタック温度と目標昇温温度(例えば、実施形態における目標温度Ts)とに基づいて、所定時間内で前記目標昇温温度に到達可能な電流値を設定することを特徴とする。   In the invention described in claim 2, in the freeze prevention power generation step, the target temperature rise is reached within a predetermined time based on the stack temperature and the target temperature rise (for example, the target temperature Ts in the embodiment). A possible current value is set.

請求項3に記載した発明では、前記凍結予防発電工程の前に、前記スタック温度が前記燃料電池内の凍結を判定する凍結温度(例えば、実施形態における凍結温度Tc)を下回った回数を把握する凍結回数把握工程(例えば、実施形態におけるステップS12)を有し、前記スタック温度が前記凍結温度を所定回数以上下回ったと判定された場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする。   In the invention described in claim 3, before the freeze prevention power generation step, the number of times that the stack temperature falls below the freezing temperature for determining freezing in the fuel cell (for example, the freezing temperature Tc in the embodiment) is grasped. It has a freeze number grasping step (for example, step S12 in the embodiment), and freeze prevention power generation is performed when it is determined that the stack temperature is lower than the freeze temperature by a predetermined number of times or more.

請求項4に記載した発明では、前記凍結予防発電工程の前に、前記スタック温度が前記燃料電池内の凍結を判定する凍結温度(例えば、実施形態における凍結温度Tc)を下回った間隔を把握する凍結頻度把握工程を有し、前記スタック温度が前記凍結温度を下回る間隔が所定の間隔以下であると判定された場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする。   In the invention described in claim 4, before the freeze-preventing power generation step, the interval at which the stack temperature falls below the freezing temperature for determining freezing in the fuel cell (for example, the freezing temperature Tc in the embodiment) is grasped. A freeze frequency grasping step is provided, and freeze prevention power generation is performed when it is determined that the interval at which the stack temperature falls below the freeze temperature is equal to or less than a predetermined interval.

請求項5に記載した発明では、前記燃料電池の面内における凍結面積が所定面積以上であるか否かを推定する凍結面積推定工程を有し、前記凍結予想面積が前記所定面積以上である場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする。   The invention described in claim 5 includes a frozen area estimation step for estimating whether or not the frozen area in the plane of the fuel cell is equal to or larger than a predetermined area, and the predicted freezing area is equal to or larger than the predetermined area In addition, freeze prevention power generation is performed.

請求項6に記載した発明では、前記凍結予防発電工程の後、前記カソードから排出された酸化剤を、酸化剤循環路(例えば、実施形態におけるカソードガス循環流路65)を介して前記カソードの入口側に戻してカソードガス循環発電を行うカソードガス循環処理工程を有していることを特徴とする。   In the invention described in claim 6, after the freeze prevention power generation step, the oxidant discharged from the cathode is allowed to flow through the oxidant circulation path (for example, the cathode gas circulation path 65 in the embodiment) of the cathode. It has a cathode gas circulation processing step of returning to the inlet side and performing cathode gas circulation power generation.

請求項7に記載した発明では、凍結予防発電を行った後の前記燃料電池の起動時に、蓄電装置の残容量を把握するSOC把握工程と、前記残容量が所定値以上の場合、前記燃料電池の発電前に前記蓄電装置の電力を放電することで、前記蓄電装置の残容量を低下させるSOC低減工程と、を有していることを特徴とする。   In the invention described in claim 7, when the fuel cell is started after freeze-preventing power generation, the SOC grasping step for grasping the remaining capacity of the power storage device, and when the remaining capacity is a predetermined value or more, the fuel cell And a SOC reduction step of reducing the remaining capacity of the power storage device by discharging the power of the power storage device before power generation.

請求項1に記載した発明によれば、凍結予想した場合に凍結予防発電を行い、燃料電池を暖気することで、燃料電池内が凍結する前に燃料電池内を暖めることが可能になる。これにより、燃料電池内での生成水の凍結を予防して、次回起動時における発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図ることができる。   According to the first aspect of the present invention, when freezing is predicted, freezing prevention power generation is performed and the fuel cell is warmed, so that the inside of the fuel cell can be warmed before the fuel cell is frozen. Thereby, freezing of generated water in the fuel cell can be prevented, and power generation stability at the next start-up can be improved and deterioration of the fuel cell can be suppressed.

請求項2に記載した発明によれば、凍結予防発電時において、所定時間内で目標昇温温度まで昇温させるため、燃料電池の停止後の発電によるNV性能や商品性の悪化を抑制できるとともに、燃料電池の劣化を抑制して、燃料電池の長寿命化を図ることができる。   According to the second aspect of the invention, during freeze-prevention power generation, the temperature is raised to the target temperature rise within a predetermined time, so that it is possible to suppress deterioration in NV performance and merchandise due to power generation after the fuel cell is stopped. In addition, it is possible to extend the life of the fuel cell by suppressing the deterioration of the fuel cell.

請求項3に記載した発明によれば、燃料電池の凍結回数が所定回数以上の場合に燃料電池の凍結予防発電を行うことで、凍結予防発電の回数を最低限に抑えることができる。そのため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図った上で、凍結予防発電による燃費の増大を抑制できる。   According to the third aspect of the present invention, the number of freeze prevention power generations can be minimized by performing the freeze prevention power generation of the fuel cells when the number of freezes of the fuel cell is a predetermined number or more. Therefore, it is possible to suppress an increase in fuel consumption due to freeze-prevention power generation after improving power generation stability at the next start-up and suppressing deterioration of the fuel cell.

請求項4に記載した発明によれば、燃料電池の凍結頻度が所定の間隔以下の場合に燃料電池の凍結予防発電を行うことで、凍結予防発電の回数を最低限に抑えることができる。そのため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図った上で、凍結予防発電による燃費の増大を抑制できる。   According to the fourth aspect of the present invention, the number of freeze-prevention power generations can be minimized by performing the freeze-prevention power generation of the fuel cell when the fuel cell freeze frequency is equal to or less than a predetermined interval. Therefore, it is possible to suppress an increase in fuel consumption due to freeze-prevention power generation after improving power generation stability at the next start-up and suppressing deterioration of the fuel cell.

請求項5に記載した発明によれば、凍結予防発電を最低限に抑えることができるため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図った上で、凍結予防発電による燃費の増大を抑制できる。   According to the invention described in claim 5, since freeze-prevention power generation can be suppressed to a minimum, after the improvement of power generation stability at the next start-up and the suppression of deterioration of the fuel cell, the freeze-prevention power generation is performed. Increase in fuel consumption can be suppressed.

ところで、従来の燃料電池システムでは、ソーク中におけるカソードからアノードへのカソードガスの透過(クロスオーバー)等に起因して、次回起動時に、アノード側及びカソード側がそれぞれ酸化剤(例えば、空気)で満たされた状態から起動させる場合がある(いわゆる、エア−エア起動)。
ここで、エア−エア起動時について説明する。図7は、燃料電池システムのエアーエア起動時におけるアノード及びカソードの各系内の入口側及び出口側の電位の変化の例を示す図である。
図7に示すように、エア−エア起動時にアノードにアノードガスとして水素が供給されると、アノードのうち、入口側は速やかに燃料(例えば、水素)で満たされるものの、出口側は入口側に比べて燃料に置換されるまでの時間が長い。そのため、アノード側では、単位セル面内の入口側から出口側に向かうに従い水素濃度が低くなる濃度勾配ができる。
By the way, in the conventional fuel cell system, due to the permeation (crossover) of the cathode gas from the cathode to the anode in the soak, the anode side and the cathode side are each filled with an oxidizing agent (for example, air) at the next start-up. There is a case where the system is started from a state where it is operated (so-called air-air start).
Here, the air-air start-up will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of changes in the potentials on the inlet side and the outlet side in each system of the anode and the cathode when the air-air activation of the fuel cell system.
As shown in FIG. 7, when hydrogen is supplied to the anode as the anode gas at the start of air-air, the inlet side of the anode is quickly filled with fuel (for example, hydrogen), but the outlet side is on the inlet side. Compared to the fuel, it takes a long time to replace it. Therefore, on the anode side, there is a concentration gradient in which the hydrogen concentration decreases from the inlet side to the outlet side in the unit cell surface.

この場合、アノードの入口側では、水素のイオン化(H→2H+2e)によってアノード電位(入口側)がゼロに低下する。そして、カソードの入口側では、電解質膜を介してアノードからカソードへと移動した水素イオンと、カソードの系内に存在する酸素と、電子と、による電気化学反応(O+4H+4e→2HO)の理論起電力(=1.23V)によってカソード電位(入口側)がほぼ1Vに維持される。
そのため、アノードの入口側とカソードの入口側との電位差は、ほぼ1Vになる。
一方、アノードの出口側に空気が残留している場合(水素による置換が未完了である場合)、アノード側とカソード側とがそれぞれ空気で満たされた状態になるため、アノード電位とカソード電位との電位差が0Vになるはずである。
ところが、燃料電池では、導電性部材(例えば、セパレータ等)の影響により単位セル面内で電位差(例えば、1V)が等しくなるように作用するため、カソード電位(出口側)が入口側に比べて高電位(例えば、2V)になる。
In this case, on the anode entrance side, the anode potential (inlet side) decreases to zero due to hydrogen ionization (H 2 → 2H + + 2e ). On the cathode entrance side, an electrochemical reaction (O 2 + 4H + + 4e → 2H) is caused by hydrogen ions that have moved from the anode to the cathode through the electrolyte membrane, oxygen that is present in the cathode system, and electrons. The cathode potential (inlet side) is maintained at approximately 1 V by the theoretical electromotive force (= 1.23 V) of 2 O).
Therefore, the potential difference between the inlet side of the anode and the inlet side of the cathode is approximately 1V.
On the other hand, when air remains on the outlet side of the anode (when the replacement with hydrogen is incomplete), the anode side and the cathode side are filled with air. Should be 0V.
However, in a fuel cell, the potential difference (for example, 1V) is made equal in the unit cell surface due to the influence of a conductive member (for example, a separator or the like), so that the cathode potential (outlet side) is higher than that at the inlet side. It becomes a high potential (for example, 2V).

そして、単位セルの出口側が高電位になると、触媒(例えば、白金担持カーボン等)のカーボンが酸化してCO2に変換されたり、白金が溶出したりする等、電解質膜の劣化に繋がるという問題がある。   When the outlet side of the unit cell is at a high potential, the carbon of the catalyst (for example, platinum-supporting carbon etc.) is oxidized and converted to CO2, or platinum is eluted, leading to deterioration of the electrolyte membrane. is there.

そこで、請求項6に記載した発明によれば、凍結予防発電の終了後、カソードガス循環発電を行っているため、カソード系内を窒素リッチな雰囲気にした後に、燃料電池の発電が停止することになる。そのため、次回起動時にエア−エア起動になるのを防ぎ、次回起動時の発電安定性や燃料電池の劣化抑制を確実に図ることができる。   Therefore, according to the invention described in claim 6, since the cathode gas circulation power generation is performed after the completion of the freeze prevention power generation, the power generation of the fuel cell is stopped after the cathode system is made a nitrogen-rich atmosphere. become. For this reason, it is possible to prevent air-to-air activation at the next activation, and to reliably achieve power generation stability at the next activation and suppression of deterioration of the fuel cell.

請求項7に記載した発明によれば、次回起動時におけるディスチャージ処理による充電分を確保できるので、燃料電池システムを問題なく起動させることができる。   According to the seventh aspect of the present invention, since the amount of charge by the discharge process at the next start-up can be secured, the fuel cell system can be started without any problem.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 第1実施形態における燃料電池システムの停止方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the stop method of the fuel cell system in 1st Embodiment. 燃料電池システムのソーク中において、時間に対するスタック温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of stack temperature with respect to time in the soak of a fuel cell system. 第2実施形態における燃料電池システムの停止方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the stop method of the fuel cell system in 2nd Embodiment. 燃料電池システムのソーク中において、時間に対するスタック温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of stack temperature with respect to time in the soak of a fuel cell system. 従来における燃料電池システムのソーク中において、時間に対する燃料電池のスタック温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the stack temperature of the fuel cell with respect to time in the soak of the conventional fuel cell system. 燃料電池システムのエアーエア起動時におけるアノード及びカソードの各系内の入口側及び出口側の電位の変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the change of the electric potential of the inlet side in each system of an anode and a cathode at the time of the air-air start-up of a fuel cell system.

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
(燃料電池システム)
図1は燃料電池システムの概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態の燃料電池システム1は、例えば燃料電池車両に搭載されるものであり、燃料電池スタック2(以下、燃料電池2という)と、燃料電池2にカソードガス(酸化剤)である空気を供給するためのカソードガス供給手段3と、アノードガス(燃料)である水素を供給するためのアノードガス供給手段4と、これら各構成品を統括的に制御するISU5と、を主に備えている。また、燃料電池システム1には、外気温Toutを検知する外気温センサ21が設置されている。外気温センサ21では、検知された外気温Toutに応じた電気信号をISU5に向けて出力する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Fuel cell system)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system.
As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 of this embodiment is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. A fuel cell stack 2 (hereinafter referred to as a fuel cell 2) and a cathode gas ( A cathode gas supply means 3 for supplying air as an oxidant), an anode gas supply means 4 for supplying hydrogen as an anode gas (fuel), and an ISU 5 for comprehensively controlling these components. , Mainly. The fuel cell system 1 is also provided with an outside air temperature sensor 21 that detects the outside air temperature Tout. The outside air temperature sensor 21 outputs an electric signal corresponding to the detected outside air temperature Tout toward the ISU 5.

燃料電池2は、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電を行うものであって、固体高分子型の電解質膜を備えている。そして、この電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで膜電極構造体(MEA)が形成され、このMEAの両側に一対のセパレータを配置してセルが構成され、このセルが複数積層されることで燃料電池2が構成されている。   The fuel cell 2 generates power by an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and includes a solid polymer electrolyte membrane. The electrolyte membrane is sandwiched between the anode and the cathode to form a membrane electrode structure (MEA). A pair of separators are arranged on both sides of the MEA to form a cell, and a plurality of the cells are stacked. Thus, the fuel cell 2 is configured.

燃料電池2には、燃料電池2内の温度(以下、スタック温度Tfcという)を検知する温度センサ22が設置されている。温度センサ22では、検知されたスタック温度Tfcに応じた電気信号をISU5に向けて出力する。   The fuel cell 2 is provided with a temperature sensor 22 that detects a temperature in the fuel cell 2 (hereinafter referred to as a stack temperature Tfc). The temperature sensor 22 outputs an electrical signal corresponding to the detected stack temperature Tfc to the ISU 5.

(カソードガス供給手段)
カソードガス供給手段3は、燃料電池2のカソードに向けてカソードガスが流通するカソードガス供給流路31を備えている。カソードガス供給流路31の上流側には、燃料電池2にカソードガスを供給するためのエアコンプレッサ32が接続されている。
また、カソードガス供給流路31の下流側は、カソードガス入口封止弁34に接続された後、燃料電池2の入口側で、カソードに面するカソード流路33に接続されている。
(Cathode gas supply means)
The cathode gas supply means 3 includes a cathode gas supply channel 31 through which the cathode gas flows toward the cathode of the fuel cell 2. An air compressor 32 for supplying cathode gas to the fuel cell 2 is connected to the upstream side of the cathode gas supply channel 31.
Further, the downstream side of the cathode gas supply channel 31 is connected to the cathode gas inlet sealing valve 34 and then connected to the cathode channel 33 facing the cathode on the inlet side of the fuel cell 2.

カソード流路33の出口側には、燃料電池2で発電に供されたカソードオフガスや、発電や凝縮によって燃料電池2で生成された生成水が流通するカソードオフガス排出流路35が接続されている。
カソードオフガス排出流路35は、カソードオフガス出口封止弁36に接続された後、下流側で希釈BOX75等に接続されている。各封止弁34,36は電磁駆動式の封止弁であり、各封止弁34,36間、すなわちカソード流路33内にカソードガスを封止できるように構成されている。
Connected to the outlet side of the cathode channel 33 is a cathode offgas discharge channel 35 through which the cathode offgas supplied to the power generation by the fuel cell 2 and the generated water generated by the fuel cell 2 by power generation and condensation flow. .
The cathode offgas discharge passage 35 is connected to the cathode offgas outlet sealing valve 36 and then connected to the dilution BOX 75 and the like on the downstream side. Each of the sealing valves 34 and 36 is an electromagnetically driven sealing valve, and is configured so that the cathode gas can be sealed between the sealing valves 34 and 36, that is, in the cathode flow path 33.

そして、エアコンプレッサ32によって送出されるカソードガスは、カソードガス供給流路31を通過した後、燃料電池2のカソード流路33に供給される。そして、カソード流路33において、カソードガス中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池2からカソードオフガスとしてカソードオフガス排出流路35に排出される。カソードオフガス排出流路35に排出されたカソードオフガスは、希釈BOX75を通過した後、車外へと排気される。   The cathode gas delivered by the air compressor 32 passes through the cathode gas supply channel 31 and is then supplied to the cathode channel 33 of the fuel cell 2. In the cathode channel 33, oxygen in the cathode gas is supplied to the power generation as an oxidant and then discharged from the fuel cell 2 to the cathode offgas discharge channel 35 as the cathode offgas. The cathode offgas discharged to the cathode offgas discharge channel 35 passes through the dilution BOX 75 and is then exhausted outside the vehicle.

また、カソードガス供給流路31におけるカソードガス入口封止弁34よりも上流側には、カソードガス供給流路31から分岐した燃料電池バイパス流路37が設けられている。この燃料電池バイパス流路37は、バイパス弁38を介して、カソードオフガス排出流路35におけるカソードオフガス出口封止弁36の下流側に接続されている。   Further, a fuel cell bypass channel 37 branched from the cathode gas supply channel 31 is provided upstream of the cathode gas inlet sealing valve 34 in the cathode gas supply channel 31. The fuel cell bypass passage 37 is connected to the cathode offgas outlet passage 35 downstream of the cathode offgas outlet sealing valve 36 via a bypass valve 38.

カソードガス供給流路31のうち、燃料電池バイパス流路37よりも上流側には、カソードガス供給流路31から分岐した掃気流路61が設けられている。この掃気流路61は、掃気弁62を介して後述するアノードガス供給流路42に接続されている。これにより、掃気流路61を介してアノードガス供給流路42にカソードガスを導入可能になっている。
掃気流路61における掃気弁62よりも上流側には、掃気流路61から分岐した希釈流路63が設けられている。希釈流路63は、図示しない開閉弁を介して希釈BOX75に接続されている。
A scavenging flow path 61 branched from the cathode gas supply flow path 31 is provided upstream of the fuel cell bypass flow path 37 in the cathode gas supply flow path 31. The scavenging flow path 61 is connected to an anode gas supply flow path 42 described later via a scavenging valve 62. As a result, the cathode gas can be introduced into the anode gas supply channel 42 via the scavenging channel 61.
A dilution passage 63 branched from the scavenging passage 61 is provided on the upstream side of the scavenging valve 62 in the scavenging passage 61. The dilution flow path 63 is connected to the dilution BOX 75 via an open / close valve (not shown).

カソードオフガス排出流路35におけるカソードオフガス出口封止弁36の上流側には、カソードオフガス排出流路35から分岐したカソードガス循環流路(酸化剤循環路)65が設けられている。カソードガス循環流路65は、カソードガス循環ポンプ66を介してカソードガス供給流路31におけるカソードガス入口封止弁34の下流側に接続されている。
カソードガス循環ポンプ66は、通常は停止しており、例えば燃料電池システム1のシステムスイッチ(例えば、イグニッション)がOFF操作された後のカソードガス循環発電時に駆動する。そして、カソードガス循環ポンプ66は、燃料電池2のカソード流路33から排出されたカソードオフガスを循環させ、エアコンプレッサ32から送出されるカソードガスに混合して、燃料電池2のカソードに再び供給する。
A cathode gas circulation passage (oxidant circulation passage) 65 branched from the cathode offgas discharge passage 35 is provided on the cathode offgas discharge passage 35 upstream of the cathode offgas outlet sealing valve 36. The cathode gas circulation channel 65 is connected to the downstream side of the cathode gas inlet sealing valve 34 in the cathode gas supply channel 31 via a cathode gas circulation pump 66.
The cathode gas circulation pump 66 is normally stopped and is driven at the time of cathode gas circulation power generation after, for example, a system switch (for example, ignition) of the fuel cell system 1 is turned off. The cathode gas circulation pump 66 circulates the cathode off-gas discharged from the cathode flow path 33 of the fuel cell 2, mixes it with the cathode gas sent from the air compressor 32, and supplies the cathode gas again to the cathode of the fuel cell 2. .

(アノードガス供給手段)
アノードガス供給手段4は、アノードガスが充填された水素タンク41(H2タンク)を備えている。水素タンク41には、燃料電池2にアノードガスを供給するためのアノードガス供給流路42が接続されている。アノードガス供給流路42は、上流側から順にガス供給弁43、遮断弁44、燃料インジェクタ45に接続され、燃料電池2の入口側で、アノードに面するアノード流路46に接続されている。
(Anode gas supply means)
The anode gas supply means 4 includes a hydrogen tank 41 (H2 tank) filled with anode gas. An anode gas supply channel 42 for supplying anode gas to the fuel cell 2 is connected to the hydrogen tank 41. The anode gas supply channel 42 is connected to the gas supply valve 43, the shutoff valve 44, and the fuel injector 45 in this order from the upstream side, and is connected to the anode channel 46 facing the anode on the inlet side of the fuel cell 2.

燃料インジェクタ45は、ISU5からの出力信号により駆動が制御され、アノードガスがアノード流路46に向けて所定の周期で間欠的に供給されるようになっている。   The drive of the fuel injector 45 is controlled by an output signal from the ISU 5 so that anode gas is intermittently supplied toward the anode flow path 46 at a predetermined cycle.

アノード流路46の出口側には、燃料電池2で発電に供されたアノードオフガスが流通するアノードオフガス流路47が接続されている。アノードオフガス流路47は、アノードガス供給流路42における燃料インジェクタ45の下流側に接続されている。   Connected to the outlet side of the anode channel 46 is an anode off-gas channel 47 through which anode off-gas used for power generation in the fuel cell 2 flows. The anode off gas passage 47 is connected to the downstream side of the fuel injector 45 in the anode gas supply passage 42.

また、アノードオフガス流路47には、パージ弁71を備えたパージ流路72と、ドレイン弁73を備えたドレイン流路74と、が図示しない気液分離器を介して設けられている。気液分離器は、燃料電池2のアノード流路46から排出されたアノードオフガスに含まれる水分を捕集して、アノードオフガスと水分とに分離するものである。   The anode off gas channel 47 is provided with a purge channel 72 having a purge valve 71 and a drain channel 74 having a drain valve 73 via a gas-liquid separator (not shown). The gas-liquid separator collects moisture contained in the anode off-gas discharged from the anode flow path 46 of the fuel cell 2 and separates it into anode off-gas and moisture.

パージ弁71は、所定の条件が満たされたときに開くことで、気液分離器で分離されたアノードオフガスや、アノードオフガス中に含まれる不純物が、パージ流路72を通って希釈BOX75へ排出される。
ドレイン弁73は、気液分離器に所定量の水が溜まったときに開くことで、気液分離器に溜まった水がドレイン流路74を通って希釈BOX75に排出される。
The purge valve 71 is opened when a predetermined condition is satisfied, so that the anode off-gas separated by the gas-liquid separator and impurities contained in the anode off-gas are discharged to the dilution BOX 75 through the purge channel 72. Is done.
The drain valve 73 is opened when a predetermined amount of water accumulates in the gas-liquid separator, so that the water accumulated in the gas-liquid separator is discharged to the dilution BOX 75 through the drain flow path 74.

希釈BOX75は、パージ流路72及びドレイン流路74から導入されたアノードオフガスが滞留する滞留室が内部に設けられるとともに、この滞留室に排出流路76が接続されている。すなわち、滞留室内において、アノードオフガスはカソードオフガスにより希釈された後、排出流路76から車外に排出される。なお、希釈BOX75には、パージ流路72から導入されたアノードオフガスの濃度に基づいて、カソードオフガスが供給されるようになっている。   The dilution BOX 75 is provided with a retention chamber in which the anode off gas introduced from the purge flow path 72 and the drain flow path 74 stays, and a discharge flow path 76 is connected to the retention chamber. That is, the anode off-gas is diluted with the cathode off-gas in the staying chamber and then discharged from the discharge passage 76 to the outside of the vehicle. The dilution BOX 75 is supplied with a cathode off gas based on the concentration of the anode off gas introduced from the purge flow path 72.

(ISU)
ISU5は、カソードガス循環処理手段51、冬季判定手段52、凍結予想手段53、及び凍結予防発電処理手段54を主に備えている。
カソードガス循環処理手段51は、燃料電池システム1がOFF操作されたと判定した場合、及び後述する凍結予防発電が行われた場合に、カソードガス循環発電を実行する。カソードガス循環発電とは、燃料電池2のカソード系内に残存する酸素を消費して酸素濃度を低下させる酸素欠乏発電の一つであり、カソード系内の酸素濃度をゼロに近付け、窒素リッチな環境とする処理である。これにより、次回の燃料電池システム1の起動時にカソード側が高電位状態になるのを防止し、燃料電池2の電解質膜の劣化を防止する。なお、カソードガス循環発電の具体的な方法については、後述する。
(ISU)
The ISU 5 mainly includes a cathode gas circulation processing unit 51, a winter season determination unit 52, a freezing prediction unit 53, and a freezing prevention power generation processing unit 54.
The cathode gas circulation processing means 51 executes the cathode gas circulation power generation when it is determined that the fuel cell system 1 is turned off, and when freeze prevention power generation described later is performed. Cathode gas circulation power generation is one of oxygen-deficient power generation that consumes oxygen remaining in the cathode system of the fuel cell 2 to lower the oxygen concentration, and brings the oxygen concentration in the cathode system close to zero, which is rich in nitrogen. It is processing to be the environment. This prevents the cathode side from becoming a high potential state at the next start-up of the fuel cell system 1 and prevents the electrolyte membrane of the fuel cell 2 from deteriorating. A specific method of cathode gas circulation power generation will be described later.

冬季判定手段52は、例えば外気温センサ21により検出された外気温Toutの最低温度が、所定温度TL(例えば、0℃+α)以下の場合(Tout≦TL)に、冬季であると判定する。なお、冬季判定の方法としては、外気温センサ21を用いる場合に限らず、GPSによる位置情報や、日付、時間情報に基いて外気温を予想し、この外気温予想値が所定温度TLよりも低い場合に冬季であると判定しても構わない。   For example, when the minimum temperature of the outside air temperature Tout detected by the outside air temperature sensor 21 is equal to or lower than a predetermined temperature TL (for example, 0 ° C. + α) (Tout ≦ TL), the winter season determination unit 52 determines that it is a winter season. Note that the winter determination method is not limited to the case where the outside air temperature sensor 21 is used, and the outside air temperature is predicted based on position information by GPS, date, and time information, and the outside air temperature predicted value is higher than the predetermined temperature TL. If it is low, it may be determined that it is winter.

凍結予想手段53は、燃料電池システム1の停止時に温度センサ22により検知される燃料電池2のスタック温度Tfcに基づいて、燃料電池2内の生成水が凍結する虞がある否かの凍結予想を行う。具体的に、凍結予想手段53には、凍結予想温度Tiが記憶されており、スタック温度Tfcが凍結予想温度Tiを下回っている場合に、凍結予想を行う。   The freezing predicting means 53 predicts whether or not the generated water in the fuel cell 2 may freeze based on the stack temperature Tfc of the fuel cell 2 detected by the temperature sensor 22 when the fuel cell system 1 is stopped. Do. Specifically, the freezing prediction means 53 stores the predicted freezing temperature Ti, and performs freezing prediction when the stack temperature Tfc is lower than the predicted freezing temperature Ti.

凍結予防発電処理手段54は、凍結予想手段53により凍結予想が行われた場合に、燃料電池2内を発電により暖気する凍結予防発電処理を実行する。   The freeze prevention power generation processing means 54 executes a freeze prevention power generation process for warming the inside of the fuel cell 2 by power generation when the freeze prediction means 53 makes a prediction of freezing.

(燃料電池システムの停止方法)
次に、上述した燃料電池システム1の停止方法として、システムスイッチのOFF操作後におけるRTC制御(所定時間毎に一時的にISU5を起動させて行う制御)について説明する。図2は本実施形態の燃料電池システムの停止方法を説明するためのフローチャートであり、図3はソーク中における時間に対するスタック温度の変化を示すグラフである。
まず、図3に示すように、燃料電池2のスタック温度Tfcは、燃料電池システム1がOFF操作(図3中時間t0)され、停止処理としてカソードガス循環発電が行われた後、時間経過とともに低下していく。
(How to stop the fuel cell system)
Next, as a method for stopping the fuel cell system 1 described above, RTC control after the system switch OFF operation (control performed by temporarily starting the ISU 5 every predetermined time) will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of stopping the fuel cell system according to this embodiment, and FIG. 3 is a graph showing a change in stack temperature with respect to time during soaking.
First, as shown in FIG. 3, the stack temperature Tfc of the fuel cell 2 is increased with time after the fuel cell system 1 is turned off (time t0 in FIG. 3) and the cathode gas circulation power generation is performed as a stop process. It goes down.

そこで、本実施形態では、図2、図3に示すように、ステップS1において、冬季であるか否かの判定を行う(最低温度推測工程)。具体的に、冬季判定手段52は、外気温センサ21により検出された外気温Toutが、所定温度TL以下であるか否かを判定する(Tout≦TL)。
ステップS1の判定結果が「YES」の場合(Tout≦TLの場合)、冬季であると判定してステップS2に進む。
一方、ステップS1の判定結果が「NO」の場合(Tout>TLの場合)、冬季ではない、すなわち外気温Toutが十分に高く、凍結の虞はないと判定して、本ルーチンを終了する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, in step S <b> 1, it is determined whether or not it is winter (minimum temperature estimation step). Specifically, the winter season determination unit 52 determines whether or not the outside air temperature Tout detected by the outside air temperature sensor 21 is equal to or lower than a predetermined temperature TL (Tout ≦ TL).
When the determination result of step S1 is “YES” (when Tout ≦ TL), it is determined that it is winter season and the process proceeds to step S2.
On the other hand, when the determination result of step S1 is “NO” (when Tout> TL), it is determined that it is not winter, that is, the outside air temperature Tout is sufficiently high and there is no possibility of freezing, and this routine is terminated.

次に、ステップS2において、燃料電池2内で凍結の虞があるか否かの判定を行う(温度検知工程、及び凍結予想工程)。具体的に、凍結予想手段53は、燃料電池2のスタック温度Tfcが凍結予想温度Tiを下回っているか否かを判定する(Tfc<Ti)。
ステップS3の判定結果が「YES」の場合(Tfc<Tiの場合)、燃料電池2内の凍結予想を行い、ステップS3に進む(例えば、図3中時間t3)。
一方、ステップS3の判定結果が「NO」の場合(Tfc≧Tiの場合)、スタック温度Tfcが十分に高く、凍結の虞はないと判定して、本ルーチンを終了する。
Next, in step S2, it is determined whether or not there is a risk of freezing in the fuel cell 2 (temperature detection step and freezing prediction step). Specifically, the freeze prediction means 53 determines whether or not the stack temperature Tfc of the fuel cell 2 is lower than the expected freeze temperature Ti (Tfc <Ti).
When the determination result in step S3 is “YES” (when Tfc <Ti), freezing in the fuel cell 2 is predicted, and the process proceeds to step S3 (for example, time t3 in FIG. 3).
On the other hand, when the determination result of step S3 is “NO” (when Tfc ≧ Ti), it is determined that the stack temperature Tfc is sufficiently high and there is no possibility of freezing, and this routine is terminated.

ステップS3において、凍結予防発電処理手段54により凍結予防発電を開始する(凍結予防発電工程)。
まず、ステップS4において、凍結予防発電処理手段54は、外気温Toutに基づいて凍結予防発電処理後の燃料電池2の目標温度Tsを設定する。具体的に、凍結予防発電処理手段54は、例えば外気温Toutと目標温度Tsとの関係を示すマップ等を用い、外気温Toutが高くなるに従い目標温度Tsが低くなるように、目標温度Tsを設定する。なお、目標温度Tsは、昇温後(凍結予防発電後)には燃料電池2が反応しないような温度(例えば、40℃程度)に設定することが好ましい。これは、凍結予防発電により燃料電池2を高温(例えば、80℃程度)まで昇温すると、昇温後、スタック温度Tfcが再び低下するまでの間での燃料電池2の反応量が多く、燃料電池2の劣化に繋がる虞があるためである。
また、目標温度Tsの設定は、GPSによる位置情報や、日付、時間情報に基いて行うことも可能である。この場合は、位置情報や、日付、時間情報に基いて今後の外気温予想値を推定し、外気温Toutの上昇が推定される場合には目標温度Tsを低下させるように設定する。
In step S3, freeze prevention power generation is started by the freeze prevention power generation processing means 54 (freeze prevention power generation step).
First, in step S4, the freeze prevention power generation processing means 54 sets the target temperature Ts of the fuel cell 2 after the freeze prevention power generation process based on the outside air temperature Tout. Specifically, the freeze prevention power generation processing unit 54 uses, for example, a map showing the relationship between the outside air temperature Tout and the target temperature Ts, and sets the target temperature Ts so that the target temperature Ts decreases as the outside air temperature Tout increases. Set. The target temperature Ts is preferably set to a temperature (for example, about 40 ° C.) at which the fuel cell 2 does not react after the temperature rise (after freeze prevention power generation). This is because when the temperature of the fuel cell 2 is increased to a high temperature (for example, about 80 ° C.) by freeze-prevention power generation, the amount of reaction of the fuel cell 2 increases after the temperature increase until the stack temperature Tfc decreases again. This is because the battery 2 may be deteriorated.
The target temperature Ts can also be set based on GPS position information, date, and time information. In this case, a future outside air temperature predicted value is estimated based on the position information, date, and time information, and when an increase in the outside air temperature Tout is estimated, the target temperature Ts is set to be lowered.

次に、ステップS5において、凍結予防発電処理手段54は、スタック温度Tfcと目標温度Tsとに基づいて、所定時間(図中時間t3〜t4間)内で目標温度Tsに到達可能な目標発電量(電流値)を設定する。そして、凍結予防発電処理手段54により設定された目標発電量に基づいて、アノードガス及びカソードガスが所望の目標値(圧力や流量等)で燃料電池2に供給されることで、凍結予防発電が実行される。これにより、図3に示すように、燃料電池2が発電により暖気され、スタック温度Tfcが上昇する。なお、所定時間は、商品性やNV性能、燃料電池2の劣化抑制等の観点から設定する(例えば、3分程度)。   Next, in step S5, the freeze prevention power generation processing means 54, based on the stack temperature Tfc and the target temperature Ts, the target power generation amount that can reach the target temperature Ts within a predetermined time (between times t3 and t4 in the figure). Set the (current value). Then, based on the target power generation amount set by the freeze prevention power generation processing means 54, the anode gas and the cathode gas are supplied to the fuel cell 2 at desired target values (pressure, flow rate, etc.), so that the freeze prevention power generation is performed. Executed. As a result, as shown in FIG. 3, the fuel cell 2 is warmed up by power generation, and the stack temperature Tfc rises. The predetermined time is set from the viewpoints of merchantability, NV performance, suppression of deterioration of the fuel cell 2, and the like (for example, about 3 minutes).

ここで、本実施形態の凍結予防発電では、アノードやカソードのストイキを調整したり、各反応ガスの圧力を低下させたりすることで、凍結予防発電の前後で蓄電装置(不図示)のSOC(残容量)が変化しないように、燃料電池2の発電を制御することが好ましい。つまり、燃料電池2の発電量をグロス出力W1とし、グロス出力W1を得るために必要不可欠な補機(例えば、燃料電池2のカソードにカソードガスを供給するためのエアコンプレッサ32等)の消費電力をW2とし、燃料電池のグロス出力W1から補機の消費電力W2を引いた電力を燃料電池のネット出力W3としたときに(W3=W1−W2)、ネット出力W3がゼロとなるように、燃料電池2の発電を制御する。   Here, in the freeze prevention power generation of the present embodiment, the SOC (not shown) of the power storage device (not shown) is adjusted before and after the freeze prevention power generation by adjusting the stoichiometry of the anode and the cathode or reducing the pressure of each reaction gas. It is preferable to control the power generation of the fuel cell 2 so that the remaining capacity does not change. That is, the power generation amount of the fuel cell 2 is defined as the gross output W1, and the power consumption of the auxiliary equipment (for example, the air compressor 32 for supplying the cathode gas to the cathode of the fuel cell 2) indispensable for obtaining the gross output W1. Is W2, and when the power obtained by subtracting the power consumption W2 of the auxiliary machine from the gross output W1 of the fuel cell is defined as the net output W3 of the fuel cell (W3 = W1-W2), the net output W3 is zero. The power generation of the fuel cell 2 is controlled.

次に、図2、図3に示すように、ステップS6において、凍結予防発電処理手段54により凍結予防発電の終了判定を行う。具体的に、凍結予防発電処理手段54は、スタック温度Tfcが目標温度Tsに到達したか否かを判定する。
ステップS6の判定結果が「YES」の場合(Tfc≧Tsの場合)、燃料電池2が十分に暖気されたと判定して、ステップS7に進む。
一方、ステップS6の判定結果が「NO」の場合(Tfc<Tsの場合)、未だ目標温度Tsに到達していないと判定して、ステップS8に進む。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, in step S <b> 6, the freeze prevention power generation processing unit 54 determines whether or not freeze prevention power generation is complete. Specifically, the freeze prevention power generation processing means 54 determines whether or not the stack temperature Tfc has reached the target temperature Ts.
When the determination result of step S6 is “YES” (when Tfc ≧ Ts), it is determined that the fuel cell 2 has been sufficiently warmed up, and the process proceeds to step S7.
On the other hand, when the determination result of step S6 is “NO” (when Tfc <Ts), it is determined that the target temperature Ts has not yet been reached, and the process proceeds to step S8.

ステップS8において、凍結予防発電処理手段54は、現在のスタック温度Tfcをフィードバックすることで、所定時間のうち残り時間で目標温度Tsに到達するように、目標発電量を持ち替える。その後、所定時間内で燃料電池2が目標温度Tsに到達するまで、ステップS6,S8のルーチンを繰り返す。
一方、ステップS7において、凍結予防発電を終了する(例えば、図3中時間t4)。
In step S8, the freeze prevention power generation processing means 54 feeds back the current stack temperature Tfc to change the target power generation amount so that the target temperature Ts is reached in the remaining time of the predetermined time. Thereafter, the routine of steps S6 and S8 is repeated until the fuel cell 2 reaches the target temperature Ts within a predetermined time.
On the other hand, in step S7, freeze prevention power generation is terminated (for example, time t4 in FIG. 3).

その後、ステップS9において、カソードガス循環処理手段51により酸素欠乏発電としてカソードガス循環発電を行う。具体的に、カソードガス循環発電は、カソードオフガス出口封止弁36を閉弁し、カソードガス入口封止弁34を開弁したまま、燃料電池バイパス流路37のバイパス弁38を開弁する。この状態で、エアコンプレッサ32を継続して駆動させるとともに、カソードガス循環ポンプ66を駆動する。これにより、燃料電池2のカソード流路33から排出されたカソードオフガスが循環して、エアコンプレッサ32から送出されるカソードガスの一部に混合して、燃料電池2のカソードに再び供給される。これにより、カソードオフガス中に残留する酸素は、燃料電池2のカソードから排出されるカソードオフガスをカソード流路33に循環して発電している間に減少していくので、カソードオフガス中の酸素濃度を低下させることができる。   Thereafter, in step S9, the cathode gas circulation processing means 51 performs cathode gas circulation power generation as oxygen-deficient power generation. Specifically, in the cathode gas circulation power generation, the cathode off-gas outlet sealing valve 36 is closed, and the bypass valve 38 of the fuel cell bypass passage 37 is opened while the cathode gas inlet sealing valve 34 is opened. In this state, the air compressor 32 is continuously driven and the cathode gas circulation pump 66 is driven. As a result, the cathode off-gas discharged from the cathode flow path 33 of the fuel cell 2 circulates, mixes with part of the cathode gas delivered from the air compressor 32, and is supplied again to the cathode of the fuel cell 2. As a result, the oxygen remaining in the cathode offgas decreases while the cathode offgas discharged from the cathode of the fuel cell 2 is circulated through the cathode flow path 33 to generate power, so that the oxygen concentration in the cathode offgas is reduced. Can be reduced.

なお、カソードガス循環発電が完了したか否かの判断は、例えば、燃料電池2から排出されるカソードオフガスの酸素濃度を酸素センサ(不図示)で検出し、酸素濃度が所定値以下に達したときにカソードガス循環発電が完了したと判断してもよいし、カソードガス循環発電の継続時間が予め設定した所定時間に達したときに完了したと判断してもよい。また、カソードガス循環発電開始からの積算電流値に基づいてカソードガス循環発電の完了判断を行っても構わない。すなわち、カソードオフガス出口封止弁36を閉弁した状態でのカソード系内の酸素量は、カソード系内の配管容積等からある程度把握することができるので、把握した酸素量分を消費できる積算電流値に達したか否かでカソードガス循環発電の完了判断を行うことが可能である。
これにより、カソードガス循環発電の完了時には、燃料電池2のカソード系内は窒素リッチな雰囲気となる。
以上により、本ルーチンを終了する。
Whether the cathode gas circulation power generation is completed is determined by, for example, detecting the oxygen concentration of the cathode off-gas discharged from the fuel cell 2 with an oxygen sensor (not shown), and the oxygen concentration has reached a predetermined value or less. Sometimes it may be determined that the cathode gas circulation power generation has been completed, or it may be determined that the cathode gas circulation power generation has been completed when the duration of the cathode gas circulation power generation reaches a predetermined time set in advance. Further, the completion of cathode gas circulation power generation may be determined based on the integrated current value from the start of cathode gas circulation power generation. That is, since the amount of oxygen in the cathode system with the cathode offgas outlet sealing valve 36 closed can be grasped to some extent from the piping volume in the cathode system, etc., the integrated current that can consume the grasped amount of oxygen. Whether the cathode gas circulation power generation is complete or not can be determined depending on whether or not the value is reached.
Thus, when the cathode gas circulation power generation is completed, the atmosphere inside the cathode system of the fuel cell 2 becomes a nitrogen-rich atmosphere.
Thus, this routine is finished.

なお、上述したルーチンは、燃料電池システム1の次回起動時まで繰り返し行う。図3に示すグラフでは、燃料電池システム1の次回起動時までの間に上述した凍結予防発電を2回行っている(例えば、図3中時間t3〜t4、及びt5〜t6)。   The routine described above is repeated until the next start-up of the fuel cell system 1. In the graph shown in FIG. 3, the above-described freeze prevention power generation is performed twice until the next start-up of the fuel cell system 1 (for example, times t <b> 3 to t <b> 4 and t <b> 5 to t <b> 6 in FIG. 3).

このように、本実施形態では、燃料電池2内の凍結の虞があると判定された場合に、ソーク中に凍結予防発電を行い、燃料電池2を暖気することで、燃料電池2内が凍結する前に燃料電池2内を暖めることが可能になる。これにより、燃料電池2内での生成水の凍結を予防して、次回起動時における発電安定性の向上や、燃料電池2の劣化抑制を図ることができる。
また、凍結予防発電時において、所定時間内で目標温度Tsまで昇温させるため、燃料電池2の停止後の発電によるNV性能や商品性の悪化を抑制できるとともに、燃料電池の劣化を抑制して、燃料電池2の長寿命化を図ることができる。
As described above, in this embodiment, when it is determined that there is a risk of freezing in the fuel cell 2, freeze prevention power generation is performed during the soak, and the fuel cell 2 is warmed to freeze the inside of the fuel cell 2. The fuel cell 2 can be warmed before the operation. Thereby, freezing of the generated water in the fuel cell 2 can be prevented, and the power generation stability at the next startup can be improved and the deterioration of the fuel cell 2 can be suppressed.
In addition, during freeze prevention power generation, the temperature is raised to the target temperature Ts within a predetermined time, so that it is possible to suppress the deterioration of NV performance and merchantability due to power generation after the fuel cell 2 is stopped, and to suppress deterioration of the fuel cell. The life of the fuel cell 2 can be extended.

さらに、本実施形態では、燃料電池システム1のOFF操作後、及び凍結予防発電の終了後、カソードガス循環発電を行っているため、カソード系内を窒素リッチな雰囲気にした後に、燃料電池2の発電が停止することになる。そのため、次回起動時にエア−エア起動になるのを防ぎ、次回起動時の発電安定性や燃料電池2の劣化抑制を確実に図ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the cathode gas circulation power generation is performed after the fuel cell system 1 is turned off and after the freeze prevention power generation is completed. Power generation will be stopped. Therefore, it is possible to prevent air-air activation at the next activation, and to reliably achieve power generation stability at the next activation and suppression of deterioration of the fuel cell 2.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4は第2実施形態における燃料電池システムの停止方法を説明するためのフローチャートであり、図5は燃料電池システムのソーク中において時間に対するスタック温度の変化を示すグラフである。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の部分については、説明を省略する。
図4、図5に示すように、ステップS11において、上述したステップS1と同様に冬季であるか否かの判定を行う。
そして、ステップS11の判定結果が「YES」の場合はステップS12に進み、ステップS11の判定結果が「NO」の場合は本ルーチンを終了する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart for explaining a stopping method of the fuel cell system in the second embodiment, and FIG. 5 is a graph showing a change in stack temperature with respect to time during soaking of the fuel cell system. In the following description, the description of the same parts as those in the first embodiment described above will be omitted.
As shown in FIGS. 4 and 5, in step S <b> 11, it is determined whether or not it is the winter season as in step S <b> 1 described above.
If the determination result in step S11 is “YES”, the process proceeds to step S12. If the determination result in step S11 is “NO”, this routine ends.

次に、ステップS12において、燃料電池2内の凍結回数が年間で所定回数以上であるか否かを判定する(凍結回数把握工程)。具体的には、燃料電池2のスタック温度Tfcが凍結温度Tcを下回った場合に、燃料電池2内が凍結していると推定し、燃料電池2の年間での凍結回数をカウントする。そして、カウントされた凍結回数に基づいて、凍結予防発電の要否を判定する。   Next, in step S12, it is determined whether or not the number of times of freezing in the fuel cell 2 is greater than or equal to a predetermined number of times per year (freezing number grasping step). Specifically, when the stack temperature Tfc of the fuel cell 2 falls below the freezing temperature Tc, it is estimated that the inside of the fuel cell 2 is frozen, and the number of times of freezing of the fuel cell 2 per year is counted. Then, based on the counted number of times of freezing, it is determined whether or not freeze prevention power generation is necessary.

ステップS12の判定結果が「YES」の場合(凍結回数が所定回数以上の場合)、例えば冬季の後半等、燃料電池2内が既に何度も凍結しており、凍結予防発電の必要があると判定して、ステップS13に進む。
一方、ステップS12の判定結果が「NO」の場合(凍結回数が所定値未満の場合)、例えば冬季の前半等、燃料電池2内の凍結を未だあまり経験しておらず、凍結予防発電の必要はないと判定して、本ルーチンを終了する。
When the determination result in step S12 is “YES” (when the number of freezing is equal to or greater than a predetermined number), for example, in the second half of winter, the inside of the fuel cell 2 has already been frozen many times, and freeze prevention power generation is necessary. Determine and proceed to step S13.
On the other hand, when the determination result in step S12 is “NO” (when the number of times of freezing is less than a predetermined value), for example, in the first half of winter, the freezing in the fuel cell 2 has not been experienced so much, and freeze prevention power generation is necessary. It is determined that there is no, and this routine is terminated.

次に、ステップS13において、凍結予想手段53は、スタック温度Tfcの単位時間当たりの温度低下速度Tqが所定速度(凍結予想温度低下速度)以上であるか否かを判定する。すなわち、図5中破線に示すように、冬季以外の場合等、ソーク中の温度低下速度Tqが通常の速度(所定速度未満)の場合には、次回起動時や次回温度上昇時(例えば、朝方や昼間)までに凍結する虞はないと判断することができる。一方、図5中実線に示すように、温度低下速度Tqが所定速度以上の場合(例えば、夜間等)には、次回起動時や次回温度上昇時までに凍結する虞があると判断して、凍結予想を行う。   Next, in step S13, the freeze prediction means 53 determines whether or not the temperature decrease rate Tq per unit time of the stack temperature Tfc is equal to or higher than a predetermined rate (predicted freeze temperature decrease rate). That is, as shown by the broken line in FIG. 5, when the temperature decrease rate Tq during the soak is a normal speed (less than a predetermined speed), such as in the case other than the winter season, It can be determined that there is no risk of freezing before or during the daytime. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 5, when the temperature decrease rate Tq is equal to or higher than a predetermined rate (for example, at night), it is determined that there is a risk of freezing at the next start-up or the next temperature rise, Make freezing predictions.

ステップS13における判定結果が「YES」の場合(温度低下速度Tqが所定速度以上の場合)、スタック温度Tfcが急低下しているため、燃料電池2内の凍結予想を行い、ステップS14に進む。
一方、ステップS13における判定結果が「NO」の場合(温度低下速度Tqが所定速度未満の場合)、凍結の虞はないと判定して、本ルーチンを終了する。
When the determination result in step S13 is “YES” (when the temperature decrease rate Tq is equal to or higher than the predetermined rate), the stack temperature Tfc is rapidly decreased, so the fuel cell 2 is predicted to freeze, and the process proceeds to step S14.
On the other hand, when the determination result in step S13 is “NO” (when the temperature decrease rate Tq is less than the predetermined rate), it is determined that there is no possibility of freezing, and this routine is terminated.

続いて、ステップS14において、外気温Toutや、位置情報、日付、時間情報等に基いて今後のスタック温度Tfcの推定低下速度を推定する。例えば、朝方や昼間等のように、外気温Toutが今後上昇傾向にある場合(図中時間t8以降)は推定低下速度を低く、夜間等のように外気温Toutが今後減少傾向にある場合(図中時間t7前)は推定低下速度を高く推定する。   Subsequently, in step S14, an estimated rate of decrease in the future stack temperature Tfc is estimated based on the outside air temperature Tout, position information, date, time information, and the like. For example, when the outside temperature Tout tends to increase in the future, such as in the morning or during the daytime (after time t8 in the figure), the estimated decrease rate is low, and when the outside temperature Tout tends to decrease in the future, such as at night ( In the figure, before time t7), the estimated decrease rate is estimated to be high.

次に、ステップS15において、上述したステップS14で推定した推定低下速度に基づいて、凍結予防発電の要否を判定する。
ステップS15における判定結果が「YES」の場合(例えば、推定低下速度が所定の推定低下速度閾値以上である場合等)、凍結の虞があると判定して、ステップS16に進む。
ステップS15における判定結果が「NO」の場合(例えば、推定低下速度が所定の推定低下速度閾値未満である場合等)、凍結の虞はないと判定して、本ルーチンを終了する。
Next, in step S15, the necessity of freeze prevention power generation is determined based on the estimated decrease rate estimated in step S14 described above.
If the determination result in step S15 is “YES” (for example, if the estimated decrease rate is greater than or equal to a predetermined estimated decrease rate threshold), it is determined that there is a risk of freezing, and the process proceeds to step S16.
When the determination result in step S15 is “NO” (for example, when the estimated decrease rate is less than a predetermined estimated decrease rate threshold), it is determined that there is no possibility of freezing, and this routine is terminated.

続いて、ステップS16において、上述したステップS3と同様の方法により、凍結予防発電を開始する(図5中時間t7)。
その後、ステップS17において、凍結予防発電の終了判定を行い、その判定結果が「YES」の場合はステップS18に進み、「NO」の場合は、ステップS17のルーチンを繰り返す。
Subsequently, in step S16, freeze prevention power generation is started by the same method as in step S3 described above (time t7 in FIG. 5).
Thereafter, in step S17, the end of freeze prevention power generation is determined. If the determination result is "YES", the process proceeds to step S18, and if "NO", the routine in step S17 is repeated.

そして、ステップS18において、凍結予防発電を終了した後(図5中時間t8)、ステップS19において、酸素欠乏発電としてカソードガス循環発電を行う。
以上により、本ルーチンを終了する。
In step S18, after the freeze prevention power generation is completed (time t8 in FIG. 5), in step S19, cathode gas circulation power generation is performed as oxygen-deficient power generation.
Thus, this routine is finished.

本実施形態によれば、上述した第1実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、燃料電池2の凍結回数が所定回数以上の場合に燃料電池2の凍結予防発電を行うことで、凍結予防発電の回数を最低限に抑えることができる。そのため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池2の劣化抑制を図った上で、凍結予防発電による燃費の増大を抑制できる。   According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above is achieved, and the freeze preventive power generation is performed by performing the freeze preventive power generation of the fuel cell 2 when the number of freezes of the fuel cell 2 is equal to or greater than the predetermined number. Can be minimized. Therefore, it is possible to suppress an increase in fuel consumption due to freeze-prevention power generation while improving power generation stability at the next startup and suppressing deterioration of the fuel cell 2.

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した第1実施形態では、スタック温度Tfcに基づいて凍結予想を行う構成について説明したが、これに限らず、スタック温度Tfcの温度低下速度Tqに基づいて凍結予想を行う構成にしても構わない。同様に、第2実施形態において、スタック温度Tfcに基づいて凍結予想を行う構成にしても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
For example, in the first embodiment described above, the configuration in which the freezing prediction is performed based on the stack temperature Tfc has been described. However, the configuration is not limited thereto, and the freezing prediction is performed based on the temperature decrease rate Tq of the stack temperature Tfc. I do not care. Similarly, in the second embodiment, a configuration may be adopted in which freezing is predicted based on the stack temperature Tfc.

さらに、上述した実施形態では、酸素欠乏発電としてカソードガス循環発電を行う構成について説明したが、これに限らず、酸素リーン発電、ディスチャージ発電等によっても同様の効果を奏することが可能である。なお、酸素リーン発電とは、カソードオフガス出口封止弁36を開弁するとともに、カソードガス循環ポンプ66を駆動させないで、燃料電池2への供給空気量を通常の発電時よりも少なくした状態で発電する方法である。つまり、酸素リーン発電は、カソードストイキを通常の発電よりも低くした発電方法である。また、ディスチャージ発電とは、バッテリやモータ、各種補機等に燃料電池2の電力を放電する方法である。
また、上述した実施形態では、外気温センサ21により検出された外気温Toutが、所定温度TL以下の場合に冬季判定を行う構成について説明したが、これに限られない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which cathode gas circulation power generation is performed as oxygen-deficient power generation has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the same effect can be achieved by oxygen lean power generation, discharge power generation, and the like. The oxygen-lean power generation means that the cathode off-gas outlet sealing valve 36 is opened and the cathode gas circulation pump 66 is not driven, and the amount of air supplied to the fuel cell 2 is smaller than that during normal power generation. It is a method of generating electricity. That is, oxygen-lean power generation is a power generation method in which the cathode stoichiometry is lower than normal power generation. The discharge power generation is a method of discharging the power of the fuel cell 2 to a battery, a motor, various auxiliary machines, and the like.
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the structure which performs winter season determination when the outside temperature Tout detected by the outside temperature sensor 21 is below predetermined temperature TL, it is not restricted to this.

さらに、上述した第2実施形態では、年間の凍結回数が所定回数以上の場合に凍結予防発電を行う構成としたが、これに限らず、燃料電池システム1の積算の凍結回数に基づいて凍結予防発電を行う構成にしても構わない。また、燃料電池2内の凍結頻度(前回凍結した時点から今回凍結した時点までの間隔)が、所定の頻度以下である場合に凍結予防発電を行う構成にしても構わない(凍結頻度把握工程)。   Furthermore, in the second embodiment described above, freeze prevention power generation is performed when the number of freezes per year is equal to or greater than a predetermined number. However, the present invention is not limited to this, and freeze prevention is based on the number of freezes accumulated in the fuel cell system 1. You may make it the structure which generates electric power. Further, it is possible to adopt a configuration in which freeze prevention power generation is performed when the freezing frequency in the fuel cell 2 (the interval from the previous freezing time to the current freezing time) is equal to or lower than a predetermined frequency (freezing frequency grasping step). .

また、燃料電池2が凍結した場合のインピーダンスに基づいて燃料電池2面内での凍結面積(凍結度合い)を推定し、推定した凍結面積が所定値以上の場合に凍結予防発電を行う構成にしても構わない(凍結面積推定工程)。この場合、インピーダンスが高いほど、燃料電池2内での凍結面積が大きいと推定できる。
この構成によれば、凍結予防発電を最低限に抑えることができるため、次回起動時の発電安定性の向上や、燃料電池の劣化抑制を図った上で、凍結予防発電による燃費の増大を抑制できる。
Further, the freezing area (degree of freezing) in the surface of the fuel cell 2 is estimated based on the impedance when the fuel cell 2 is frozen, and freeze prevention power generation is performed when the estimated frozen area is equal to or greater than a predetermined value. It does not matter (freezing area estimation step). In this case, it can be estimated that the higher the impedance, the larger the freezing area in the fuel cell 2.
According to this configuration, freeze-prevention power generation can be suppressed to a minimum, so that power generation stability at the next start-up is improved and fuel cell deterioration is suppressed, and fuel consumption increase due to freeze-prevention power generation is suppressed. it can.

ところで、燃料電池システム1では、起動直後の初期発電時(通常発電の移行前)に燃料電池2で発電した電力を蓄電装置へ充電するディスチャージ処理を行う場合がある。この場合、蓄電装置には、次回起動時に行われるディスチャージ処理で蓄電装置に充電される容量分を空き容量として確保した状態で、燃料電池システム1を停止させる必要がある。
しかしながら、本実施形態では、上述した凍結予防発電やカソードガス循環発電等によって、燃料電池システム1の停止前後でバッテリのSOCが増加する場合があり、次回起動時にディスチャージ処理により充電するための空き容量が蓄電装置に確保されていない虞がある。
By the way, in the fuel cell system 1, there is a case where a discharge process for charging the power storage device with the power generated by the fuel cell 2 at the time of initial power generation immediately after startup (before transition to normal power generation) may be performed. In this case, it is necessary for the power storage device to stop the fuel cell system 1 in a state in which the capacity charged in the power storage device in the discharge process performed at the next startup is ensured as a free capacity.
However, in the present embodiment, the SOC of the battery may increase before and after the stop of the fuel cell system 1 due to the above-described freeze prevention power generation, cathode gas circulation power generation, etc., and the free capacity for charging by the discharge process at the next start-up May not be secured in the power storage device.

そこで、凍結予防発電を行った後に燃料電池システム1を起動させる場合に、蓄電装置のSOCを把握するSOC把握工程と、把握したSOCが所定値以上の場合にSOCを低減させるSOC低減工程と、を行うことが好ましい。具体的には、把握したSOCが所定値以上の場合、すなわち蓄電装置の残容量がディスチャージ処理で蓄電装置に充電される容量よりも少ない場合には、補機消費等により蓄電装置の電力を放電する。
この構成によれば、次回起動時におけるディスチャージ処理による充電分を確保できるので、燃料電池システム1を問題なく起動させることができる。
Therefore, when starting the fuel cell system 1 after performing freeze-preventive power generation, an SOC grasping step for grasping the SOC of the power storage device, and an SOC reducing step for reducing the SOC when the grasped SOC is equal to or greater than a predetermined value; It is preferable to carry out. Specifically, when the determined SOC is greater than or equal to a predetermined value, that is, when the remaining capacity of the power storage device is less than the capacity charged to the power storage device by the discharge process, the power of the power storage device is discharged due to consumption of auxiliary equipment, etc. To do.
According to this configuration, it is possible to secure the amount of charge by the discharge process at the next start-up, so that the fuel cell system 1 can be started up without any problem.

また、上述した実施形態では、燃料電池システム1の停止後、及び凍結予防発電の終了後、カソードガス循環発電を行う構成について説明したが、カソードガス循環発電を行わない構成にしても構わない。   Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the cathode gas circulation power generation is performed after the fuel cell system 1 is stopped and the freeze prevention power generation is completed has been described. However, the cathode gas circulation power generation may not be performed.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。   In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

1…燃料電池システム 2…燃料電池スタック(燃料電池) 65…カソードガス循環流路(酸化剤循環路) Tc…凍結温度 Tfc…スタック温度 Ti…凍結予想温度 TL…所定温度 Tout…外気温 Tq…低下速度(スタック温度低下速度) Ts…目標温度(目標昇温温度) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 2 ... Fuel cell stack (fuel cell) 65 ... Cathode gas circulation channel (oxidant circulation channel) Tc ... Freezing temperature Tfc ... Stack temperature Ti ... Freezing expected temperature TL ... Predetermined temperature Tout ... Outside temperature Tq ... Decrease rate (stack temperature decrease rate) Ts ... Target temperature (target temperature rise)

Claims (7)

アノードに燃料が、カソードに酸化剤がそれぞれ供給されて発電をする燃料電池を備えた燃料電池システムの停止方法であって、
外気温の最低温度が所定温度以下になるか否かを推測する最低温度推測工程と、
前記燃料電池の発電停止中におけるスタック温度、またはスタック温度低下速度を検知する温度検知工程と、
前記スタック温度または前記スタック温度低下速度が、前記燃料電池内で凍結の虞があると予想する凍結予想温度または凍結予想温度低下速度を下回っている場合に前記燃料電池内の凍結予想を行う凍結予想工程と、
前記凍結予想工程で凍結予想が行われた場合に、前記燃料電池による凍結予防発電を行う凍結予防発電工程と、を有していることを特徴とする燃料電池システムの停止方法。
A method for stopping a fuel cell system including a fuel cell that generates power by supplying fuel to an anode and supplying an oxidant to a cathode,
A minimum temperature estimation step of estimating whether or not the minimum temperature of the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature;
A temperature detection step of detecting a stack temperature during power generation stop of the fuel cell, or a stack temperature decrease rate; and
Freezing prediction for predicting freezing in the fuel cell when the stack temperature or the stack temperature decreasing rate is lower than the predicted freezing temperature or the predicted freezing temperature decreasing rate at which there is a risk of freezing in the fuel cell Process,
A freeze prevention power generation step of performing freeze prevention power generation by the fuel cell when a freeze prediction is performed in the freeze prediction step.
前記凍結予防発電工程では、前記スタック温度と目標昇温温度とに基づいて、所定時間内で前記目標昇温温度に到達可能な電流値を設定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システムの停止方法。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein in the freeze prevention power generation step, a current value that can reach the target temperature rise within a predetermined time is set based on the stack temperature and the target temperature rise. How to stop the system. 前記凍結予防発電工程の前に、前記スタック温度が前記燃料電池内の凍結を判定する凍結温度を下回った回数を把握する凍結回数把握工程を有し、
前記スタック温度が前記凍結温度を所定回数以上下回ったと判定された場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の燃料電池システムの停止方法。
Before the freeze prevention power generation step, it has a freeze number grasping step for grasping the number of times that the stack temperature has fallen below the freezing temperature for determining freezing in the fuel cell,
3. The fuel cell system stop method according to claim 1, wherein freeze prevention power generation is performed when it is determined that the stack temperature is lower than the freezing temperature by a predetermined number of times or more.
前記凍結予防発電工程の前に、前記スタック温度が前記燃料電池内の凍結を判定する凍結温度を下回った間隔を把握する凍結頻度把握工程を有し、
前記スタック温度が前記凍結温度を下回る間隔が所定の間隔以下であると判定された場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の燃料電池システムの停止方法。
Before the freeze prevention power generation step, it has a freezing frequency grasping step for grasping an interval at which the stack temperature falls below a freezing temperature for determining freezing in the fuel cell,
The fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein freeze prevention power generation is performed when it is determined that an interval at which the stack temperature falls below the freezing temperature is equal to or less than a predetermined interval. How to stop the battery system.
前記燃料電池の面内における凍結面積が所定面積以上であるか否かを推定する凍結面積推定工程を有し、
前記凍結予想面積が前記所定面積以上である場合に、凍結予防発電を行うことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の燃料電池システムの停止方法。
A frozen area estimation step for estimating whether or not a frozen area in a plane of the fuel cell is equal to or larger than a predetermined area;
The method for stopping a fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein freeze prevention power generation is performed when the expected freezing area is equal to or greater than the predetermined area.
前記凍結予防発電工程の後、前記カソードから排出された酸化剤を、酸化剤循環路を介して前記カソードの入口側に戻してカソードガス循環発電を行うカソードガス循環処理工程を有していることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の燃料電池システムの停止方法。   After the freeze prevention power generation step, a cathode gas circulation processing step of performing cathode gas circulation power generation by returning the oxidant discharged from the cathode to the inlet side of the cathode through the oxidant circulation path. The method for stopping a fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein: 凍結予防発電を行った後の前記燃料電池の起動時に、蓄電装置の残容量を把握するSOC把握工程と、
前記残容量が所定値以上の場合、前記燃料電池の発電前に前記蓄電装置の電力を放電することで、前記蓄電装置の残容量を低下させるSOC低減工程と、を有していることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の燃料電池システムの停止方法。
An SOC grasping step for grasping the remaining capacity of the power storage device when the fuel cell is started after the freeze prevention power generation is performed;
An SOC reduction step of reducing the remaining capacity of the power storage device by discharging the power of the power storage device before power generation of the fuel cell when the remaining capacity is greater than or equal to a predetermined value. The method for stopping a fuel cell system according to any one of claims 1 to 6.
JP2012175044A 2012-08-07 2012-08-07 Stop method of fuel cell system Pending JP2014035820A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012175044A JP2014035820A (en) 2012-08-07 2012-08-07 Stop method of fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012175044A JP2014035820A (en) 2012-08-07 2012-08-07 Stop method of fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014035820A true JP2014035820A (en) 2014-02-24

Family

ID=50284730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012175044A Pending JP2014035820A (en) 2012-08-07 2012-08-07 Stop method of fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014035820A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017152174A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 本田技研工業株式会社 Stop control method for fuel cell system
JP2022108930A (en) * 2021-01-14 2022-07-27 本田技研工業株式会社 Fuel battery system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017152174A (en) * 2016-02-24 2017-08-31 本田技研工業株式会社 Stop control method for fuel cell system
JP2022108930A (en) * 2021-01-14 2022-07-27 本田技研工業株式会社 Fuel battery system
US11791481B2 (en) 2021-01-14 2023-10-17 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system
JP7382357B2 (en) 2021-01-14 2023-11-16 本田技研工業株式会社 fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6112882B2 (en) Starting method of fuel cell system
US7862942B2 (en) Strategies for mitigating cell degradation during start-up and shutdown with H2/N2 storage
JP5319252B2 (en) Fuel cell vehicle
CN107086318B (en) Fuel cell system and scavenging method for fuel cell
KR101719674B1 (en) Fuel cell system
JP2016091885A (en) Residual water scavenge processing method in fuel cell system, and fuel cell system
JP2020017420A (en) Fuel cell system
US7993787B2 (en) Method for fast and reliable fuel cell system start-ups
JP4689544B2 (en) Fuel cell system and fuel cell scavenging method
US9935326B2 (en) Fuel cell system
JP2008140734A (en) Fuel cell system
CN110783605B (en) Fuel cell system
JP5012065B2 (en) Fuel cell system
JP2014035822A (en) Fuel cell system
JP2009064754A (en) Fuel cell system and its starting method
JP5358085B2 (en) Fuel cell system and method for starting fuel cell at low temperature
JP2007324071A (en) Fuel cell system
JP5154846B2 (en) Fuel cell system and its performance recovery method
JP2005310552A (en) Fuel cell system
JP2014035820A (en) Stop method of fuel cell system
JP7441260B2 (en) Information processing equipment and vehicles
JP4823147B2 (en) Fuel cell vehicle
JP3934038B2 (en) Starting method of fuel cell system
JP2009076261A (en) Fuel cell system and its starting method
US11158873B2 (en) Control device for fuel cell system