JP2016122624A - Control device for fuel battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a fuel cell system.
従来の燃料電池システムの制御装置として、燃料電池システムの停止期間中に燃料電池スタック内に空気が流入してくると、停止期間中にもかかわらず燃料電池スタックの電圧が高くなり、結果として燃料電池単セルの電極中の触媒が劣化する高電圧劣化が生じて発電性能が低下することから、停止期間中の燃料電池スタックの電圧を監視し、その大きさに応じて適宜燃料ガスを供給して電圧を低下させるように構成されたものがある(特許文献1参照)。 As a control device of a conventional fuel cell system, when air flows into the fuel cell stack during the stop period of the fuel cell system, the voltage of the fuel cell stack increases even during the stop period, and as a result, the fuel Since the power generation performance deteriorates due to high voltage deterioration that causes deterioration of the catalyst in the electrode of the single battery cell, the voltage of the fuel cell stack during the stop period is monitored, and fuel gas is appropriately supplied according to the magnitude. In some cases, the voltage is reduced (see Patent Document 1).
燃料電池システムの停止期間中に燃料電池単セルの高電圧劣化を抑制するために燃料ガスを供給する場合、燃料電池スタック内の燃料ガス通路の圧力が予め定められた所定圧力になるまで燃料ガスを供給することが考えられる。停止期間中における燃料ガス通路の圧力は、停止期間中に低下して通常は大気圧近傍の圧力となっているため、このようにすると燃料ガス通路の圧力が大気圧近傍の圧力から所定圧力になるまで燃料ガスが供給されることになる。 When supplying fuel gas in order to suppress high voltage deterioration of a single cell of the fuel cell during the stop period of the fuel cell system, the fuel gas is maintained until the pressure of the fuel gas passage in the fuel cell stack reaches a predetermined pressure. Can be considered. Since the pressure of the fuel gas passage during the stop period decreases during the stop period and is usually close to atmospheric pressure, this will change the pressure of the fuel gas passage from the pressure near atmospheric pressure to a predetermined pressure. Fuel gas will be supplied until it becomes.
また、燃料電池単セルの高電圧劣化を抑制するために燃料ガスを供給して一旦電圧を低下させても、停止期間中における燃料電池スタック内への空気の流入を止めることはできないので、再度電圧は上昇する。したがって、停止期間中に繰り返し燃料ガスの供給が行われることになる。そのため、燃料電池システムの停止期間中に燃料電池単セルの高電圧劣化を抑制するために燃料ガスを供給する場合は、燃料ガス切れを防止するために、好ましくは燃料電池システムの停止時に、例えば停止時の燃料ガス残量に応じて燃料ガスの補充時期を通知することが考えられる。 In addition, in order to suppress high voltage degradation of a single fuel cell, even if the fuel gas is supplied and the voltage is once reduced, the inflow of air into the fuel cell stack during the stop period cannot be stopped. The voltage rises. Therefore, the fuel gas is repeatedly supplied during the stop period. Therefore, when supplying fuel gas in order to suppress high-voltage degradation of a single fuel cell during the stop period of the fuel cell system, in order to prevent the fuel gas from running out, preferably when the fuel cell system is stopped, for example, It is conceivable to notify the replenishment timing of the fuel gas according to the fuel gas remaining amount at the time of stoppage.
しかしながら、大気圧は燃料電池システムが停止された場所や設置された場所によって変化するため、燃料電池システムが高地などで停止されたときは、燃料電池システムが通常使用されると想定される基準高度(平地)での基準大気圧(標準大気圧)よりも大気圧が低くなる。そのため、燃料電池システムが高地などで停止されたときは、燃料電池システムの停止期間中に供給される燃料ガス供給量が想定よりも多くなってしまう。その結果、燃料電池システムの停止期間中に燃料ガス残量が想定よりも早く低下してしまい、通知した燃料ガスの補充時期よりも早く燃料ガス切れを起こし、燃料電池単セルの高電圧劣化が生じるおそれがある。 However, since the atmospheric pressure changes depending on where the fuel cell system is stopped or installed, when the fuel cell system is stopped at a high altitude, etc., the reference altitude at which the fuel cell system is normally used is assumed. The atmospheric pressure is lower than the reference atmospheric pressure (standard atmospheric pressure) on the flat ground. Therefore, when the fuel cell system is stopped at a high altitude or the like, the amount of fuel gas supplied during the stop period of the fuel cell system becomes larger than expected. As a result, the remaining amount of fuel gas is reduced earlier than expected during the stop period of the fuel cell system, causing the fuel gas to run out earlier than the notified fuel gas replenishment time, and high voltage degradation of the fuel cell single cell is caused. May occur.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、燃料電池システムの停止期間中に供給される燃料ガス供給量を正確に推定することで適切な燃料ガスの補充時期を通知し、停止期間中における燃料切れの発生及び燃料電池単セルの高電圧劣化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and notifies the appropriate fuel gas replenishment timing by accurately estimating the amount of fuel gas supplied during the stop period of the fuel cell system. An object of the present invention is to suppress the occurrence of fuel shortage during a stop period and the high voltage deterioration of a single fuel cell.
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタックと、燃料ガスを貯蔵するための燃料ガス源を含み、燃料電池スタックに対して燃料ガスの給排を行うための燃料ガス給排装置と、燃料電池スタックの電圧であるスタック電圧を検出するスタック電圧センサと、燃料電池スタック内の燃料ガス通路の圧力であるアノード圧力を検出するアノード圧力センサと、燃料ガス源の圧力を検出する燃料ガス源圧力センサと、大気圧を検出する大気圧センサと、を備える燃料電池システムを制御する制御装置が、燃料電池システムの停止期間中に検出したスタック電圧が所定電圧以上であれば、アノード圧力が所定圧力となるように停止期間中に燃料電池スタックに燃料ガスを供給してスタック電圧を低下させる電圧低下制御を実施する電圧低下制御実施部と、少なくとも燃料ガス源の圧力に基づいて燃料ガス残量を算出する燃料ガス残量算出部と、停止期間中に電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を所定圧力まで昇圧させるために必要な燃料ガス供給量を推定する燃料ガス供給量推定部と、燃料ガス残量と燃料ガス供給量とに基づいて電圧低下制御の実施可能回数を算出する実施可能回数算出部と、実施可能回数と電圧低下制御の実施した後にスタック電圧を所定電圧未満に維持できる時間とに基づいて燃料ガス源に燃料ガスの補充が必要になる時期を通知する通知部と、を備える。そして、燃料ガス供給量推定部は、大気圧センサで検出した大気圧に基づいて燃料ガス供給量を推定するか、又は、停止期間中に電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を予め設定された基準圧力から所定圧力まで昇圧させるために必要な基準燃料ガス供給量を大気圧センサで検出した大気圧に基づいて補正して燃料ガス供給量を推定する。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a fuel cell stack that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, and a fuel gas source for storing the fuel gas are included. A fuel gas supply / discharge device for supplying and discharging fuel gas to / from the fuel cell stack, a stack voltage sensor for detecting a stack voltage that is a voltage of the fuel cell stack, and a pressure of the fuel gas passage in the fuel cell stack A control device for controlling a fuel cell system, comprising: an anode pressure sensor that detects an anode pressure, a fuel gas source pressure sensor that detects a pressure of a fuel gas source, and an atmospheric pressure sensor that detects an atmospheric pressure; If the stack voltage detected during the battery system outage is equal to or higher than the predetermined voltage, the fuel cell stack is burned during the outage so that the anode pressure becomes the predetermined pressure. A voltage reduction control execution unit that performs voltage reduction control for reducing gas stack by supplying gas, a fuel gas remaining amount calculation unit that calculates a remaining amount of fuel gas based on at least the pressure of the fuel gas source, and during a stop period When the voltage drop control is performed, the fuel gas supply amount estimation unit for estimating the fuel gas supply amount necessary for increasing the anode pressure to a predetermined pressure, and the voltage based on the remaining fuel gas amount and the fuel gas supply amount The fuel gas source is replenished with the fuel gas based on the feasible frequency calculation unit that calculates the feasible frequency of the decrease control, and the time that the stack voltage can be maintained below the predetermined voltage after the voltage lowering control is performed. A notification unit for notifying when it is necessary. The fuel gas supply amount estimation unit estimates the fuel gas supply amount based on the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor, or the anode pressure is preset when the voltage drop control is performed during the stop period. The fuel gas supply amount is estimated by correcting the reference fuel gas supply amount necessary for increasing the pressure from the reference pressure to a predetermined pressure based on the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor.
本発明によれば、システム停止期間中の電圧低下制御時に燃料電池スタックに供給される燃料ガス供給量を、燃料電池システムが停止された場所の大気圧に応じて正確に推定することができる。これにより、適切な燃料ガス補充時期を燃料電池システムの使用者に通知して燃料ガスの補充を促すことができるので、システム停止期間中における燃料切れの発生及び燃料電池単セルの高電圧劣化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately estimate the fuel gas supply amount supplied to the fuel cell stack during the voltage drop control during the system stop period according to the atmospheric pressure at the place where the fuel cell system is stopped. As a result, it is possible to notify the user of the fuel cell system of an appropriate fuel gas replenishment time and prompt the fuel gas to be replenished. Can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.
図1は、本発明の一実施形態による燃料電池システム100及び燃料電池システム100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
燃料電池システム100は、燃料電池スタック10と、燃料電池スタック10に対して燃料ガスの給排を行うための燃料ガス給排装置20と、燃料電池スタック10に対して酸化剤ガスの給排を行うための酸化剤ガス給排装置30と、燃料電池スタック10を冷却する冷却水を循環させるための冷却水循環装置40と、燃料電池スタック10の出力端子に電気的に接続される電気負荷部50と、を備える。
The
燃料電池スタック10は、複数の燃料電池単セル(以下「単セル」という。)1を積層方向に沿って互いに積層し、各単セル1を電気的に直列に接続したものである。各単セル1は、膜電極接合体1aを備える。膜電極接合体1aは、膜状の電解質(以下「電解質膜」という。)と、電解質膜の一側に形成されたアノード極と、電解質膜の他側に形成されたカソード極と、を備える。
The
燃料電池スタック10で発電が行われているときは、アノード極及びカソード極の各電極で以下の電気化学反応が起こる。
アノード極 : 2H2→4H++4e−
カソード極 : 4H++4e−+O2 →2H2O
When power generation is performed in the
Anode electrode: 2H 2 → 4H + + 4e −
Cathode electrode: 4H + + 4e − + O 2 → 2H 2 O
各単セル1内には、アノード極に燃料ガスとしての水素を供給するための水素流通路2aと、カソード極に酸化剤ガスとしての空気を供給するための空気流通路3aと、が形成される。また、隣接する2つの単セル1同士間に、冷却水を供給するための冷却水流通路4aが形成される。
In each
各単セル1の水素流通路2a、空気流通路3a及び冷却水流通路4aは、それぞれ燃料電池スタック10内で並列に接続されており、これにより、燃料電池スタック10内に水素通路2、空気通路3及び冷却水通路4が形成される。水素通路2、空気通路3及び冷却水通路4の入口及び出口は、それぞれ燃料電池スタック10の積層方向一端側に設けられる。本実施形態では、燃料電池スタック10内で水素及び空気の流れる向きが逆向きとなるように、水素通路2及び空気通路3にそれぞれ水素及び空気を供給しているが、同じ向きとなるように水素及び空気を供給しても良い。また、本実施形態では、冷却水の流れる向きを水素の流れる向きと同じ向きとしているが、逆向きとしても良い。
The hydrogen flow passage 2a, the
燃料ガス給排装置20は、水素供給管21と、水素源としての高圧水素タンク22と、水素供給制御弁23と、バッファ部24と、パージ管25と、パージ制御弁26と、を備える。
The fuel gas supply /
水素供給管21は、水素通路2に供給する水素が流れる配管であって、一端が高圧水素タンク22に連結され、他端が水素通路2の入口に連結される。
The
高圧水素タンク22は、水素供給管21を介して水素通路2に供給するための水素を貯蔵する。高圧水素タンク22には、高圧水素タンク22内の圧力を検出するためのタンク圧力センサ218が設けられる。
The high-
水素供給制御弁23は、遮断弁231と、レギュレータ232と、インジェクタ233と、を含んで構成される。
The hydrogen
遮断弁231は、電子制御ユニット200によって開閉される電磁弁であり、水素供給管21に設けられる。遮断弁231が開かれると、高圧水素タンク22から水素供給管21に水素が流出する。遮断弁231が閉じられると、高圧水素タンク22から水素供給管21に水素が流出しなくなる。
The shut-off valve 231 is an electromagnetic valve that is opened and closed by the
レギュレータ232は、遮断弁231よりも下流の水素供給管21に設けられる。レギュレータ232は、連続的又は段階的に開度を調整することができる圧力制御弁であり、その開度は電子制御ユニット200によって制御される。レギュレータ232の開度を制御することで、レギュレータ232下流の水素の圧力、すなわちインジェクタ233から噴射される水素の圧力が制御される。
The
インジェクタ233は、レギュレータ232よりも下流の水素供給管21に設けられる。インジェクタ233は、連続的又は段階的に開度を調整することができるニードル弁であり、その開度は電子制御ユニット200によって制御される。インジェクタ233の開度を制御することで、インジェクタ233から噴射される水素の流量が制御される。
The
このように、水素供給制御弁23によって、高圧水素タンク22から水素通路2への水素の供給が制御される。すなわち、水素供給制御弁23によって、所望の圧力及び流量に制御された水素が、間欠的に水素通路2に供給される。
Thus, the hydrogen
インジェクタ233よりも下流の水素供給管21には、アノード圧力センサ211が設けられる。アノード圧力センサ211は、水素通路2内の水素の圧力(以下「アノード圧力」という。)を代表する値として、インジェクタ233よりも下流の水素供給管21内の水素の圧力を検出する。
An
バッファ部24は、例えば水素通路2の出口と連通させたタンクであり、水素通路2から流出してきたアノードオフガスを一時的に貯蔵する。アノードオフガスは、各単セル1内で電気化学反応に使用されなかった余剰の水素と、空気通路3から膜電極接合体1aを介して水素通路2にリークしてきた窒素等の不活性ガスや水蒸気と、の混合ガスである。バッファ部24は、アノードオフガスを一時的に貯蔵する機能を有していればよく、例えば水素通路2の下流側(出口近傍)にアノードオフガスを一時的に貯蔵できる程度の空間を形成し、その空間をバッファ部24としても良い。すなわち、水素通路2の下流側がバッファ部24として機能するように水素通路2を形成しても良い。
The
パージ管25は、一端がバッファ部24に連結され、他端が後述するカソードオフガス管37に設けられた希釈器39に連結される。
The
パージ制御弁26は、電子制御ユニット200によって開閉される電磁弁であり、パージ管25に設けられる。パージ制御弁26は、通常は閉弁されており、周期的に短時間にわたり開弁される。パージ制御弁26が開弁されると、バッファ部24内のアノードオフガスがパージ管25を介して希釈器39に流入する。
The
酸化剤ガス給排装置30は、空気供給管31と、エアクリーナ32と、コンプレッサ33と、インタークーラ34と、バイパス制御弁35と、バイパス管36と、カソードオフガス管37と、カソード圧力制御弁38と、希釈器39と、を備える。
The oxidant gas supply /
空気供給管31は、空気通路3に供給する空気が流れる配管であって、一端がエアクリーナ32に連結され、他端が空気通路3の入口に連結される。
The
エアクリーナ32は、空気供給管31に吸入される空気中の異物を取り除く。エアクリーナ32は、酸素源32aとなる大気中に配置される。すなわち、酸素源32aはエアクリーナを介して空気供給管31と連通している。
The
コンプレッサ33は、例えば遠心式又は軸流式のターボコンプレッサであり、空気供給管31に設けられる。コンプレッサ33は、エアクリーナ32を介して空気供給管31に吸入した空気を圧縮して吐出する。
The
インタークーラ34は、コンプレッサ33よりも下流の空気供給管31に設けられ、コンプレッサ33から吐出された空気を例えば走行風や冷却水などで冷却する。
The
コンプレッサ33とインタークーラ34との間の空気供給管31には、第1流量センサ212が設けられる。第1流量センサ212は、コンプレッサ33から吐出された空気の流量を検出する。なお、第1流量センサ212をコンプレッサ33よりも上流の空気供給管31に設け、第1流量センサ212によってコンプレッサ33が吸入する空気の流量を検出するようにしても良い。
A first
バイパス管36は、コンプレッサ33から吐出された空気の一部又は全部を、必要に応じて燃料電池スタック10を経由させずにカソードオフガス管37に直接流入させるための配管である。バイパス管36は、一端がバイパス制御弁35の第2出口ポート35cに連結され、カソード圧力制御弁38と希釈器39との間のカソードオフガス管37に連結される。
The
バイパス管36には、第2流量センサ213が設けられる。第2流量センサ213は、バイパス制御弁35を介してバイパス管36に流入してきた空気(以下「バイパス空気」という。)の流量を検出する。
The
バイパス制御弁35は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電動三方弁であって、入口ポート35aと、第1出口ポート35bと、第2出口ポート35cと、を備える。バイパス制御弁35の開度は、電子制御ユニット200によって制御される。入口ポート35aは、インタークーラ34側の空気供給管31に連結される。第1出口ポート35bは、燃料電池スタック10側の空気供給管31に連結される。第2出口ポート35cは、バイパス管36に連結される。バイパス制御弁35の開度を調整することで、入口ポート35aと、第1出口ポート35b及び第2出口ポート35cと、の連通状態が調整される。
The
具体的には、バイパス制御弁35が全閉にされたときは、入口ポート35aと第1出口ポート35bとが連通状態となり、入口ポート35aと第2出口ポート35cとが非連通状態となる。その結果、コンプレッサ33から吐出された空気はバイパス管36に流入せず、バイパス制御弁35を介して全て空気供給管31から空気通路3に流入する。
Specifically, when the
一方でバイパス制御弁35が全開にされたときは、入口ポート35aと第1出口ポート35bとが非連通状態となり、入口ポート35aと第2出口ポート35cとが連通状態となる。その結果、コンプレッサ33から吐出された空気はバイパス制御弁35を介して全てバイパス管36に流入し、空気通路3には流入しなくなる。
On the other hand, when the
そして、バイパス弁制御弁が全閉及び全開以外の開度(任意の中間開度)にされたときは、入口ポート35aは、第1出口ポート35b及び第2出口ポート35cとそれぞれ連通した状態となる。その結果、バイパス制御弁35の開度に応じてコンプレッサ33から吐出された空気の一部がバイパス制御弁35を介してバイパス管36に流入し、残りがバイパス制御弁35を介して空気供給管31から空気通路3に流入する。バイパス制御弁35の開度を大きくするほど、コンプレッサ33から吐出された空気のうち、バイパス管36に流入する空気の比率が高くなる。
When the bypass valve control valve is opened to any opening other than fully closed and fully open (arbitrary intermediate opening), the
このようにバイパス制御弁35は、コンプレッサ33から吐出された空気のうち、空気通路3に供給される空気の量及びバイパス管36内へ流れ込む空気の量を制御する。
Thus, the
カソードオフガス管37は、空気通路3の出口から流出したカソードオフガスが流れる配管であって、一端が空気通路3の出口に連結され、他端が大気に開口している。カソードオフガスは、各単セル1内で電気化学反応に使用されなかった余剰の酸素と、窒素等の不活性ガスと、電気化学反応によって生じた水蒸気と、の混合ガスである。
The
カソード圧力制御弁38は、カソードオフガス管37に設けられる。カソード圧力制御弁38は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット200によって制御される。カソード圧力制御弁38の開度を制御することで、空気通路3内の圧力であるカソード圧力が制御される。
The cathode
カソード圧力制御弁38よりも上流のカソードオフガス管37には、カソード圧力センサ214が設けられる。カソード圧力センサ214は、カソード圧力(空気通路3内の圧力)を代表する値として、カソード圧力制御弁38よりも上流のカソードオフガス管37内の圧力を検出する。
A
希釈器39は、カソード圧力制御弁38よりも下流のカソードオフガス管37に設けられる。前述したように、希釈器39にはパージ管25が連結されており、カソードオフガス管37を介してカソードオフガス及びバイパス空気が流入し、パージ管25を介してアノードオフガスが流入する。その結果、希釈器39の内部でカソードオフガス、バイパス空気及びアノードオフガスが混合され、それらの混合ガスが排出ガスとして希釈器39よりも下流のカソードオフガス管37から大気に排出される。このように、希釈器39の内部でカソードオフガス、バイパス空気及びアノードオフガスを混合させることで、アノードオフガス中の水素をカソードオフガス及びバイパス空気によって希釈し、大気に排出される排出ガスの水素濃度が基準濃度(例えば4%)未満になるようにしている。
The
このように本実施形態では、水素通路2からパージ管25に流出したアノードオフガスを、水素供給管21に戻すことなくカソードオフガス管37から大気に排出している。すなわち本実施形態による燃料電池システム100は、水素非循環式である。
As described above, in this embodiment, the anode off-gas flowing out from the
水素非循環式の燃料電池システム100の場合、アノードオフガスを水素供給管21に戻して循環させる水素循環式のシステムに比べ、アノードオフガスを水素供給管21に戻して循環させるための循環ポンプなどが不要となる。そのため、水素非循環式の燃料電池システム100は、水素循環式のシステムと比べて、循環ポンプを駆動するための電力が不要となって燃費の向上を図ることができると共に、構成を簡素化してコストを低減することができる。
In the case of the hydrogen non-circulation type
冷却水循環装置40は、冷却水循環配管41と、冷却水ポンプ42と、ラジエータ43と、ラジエータバイパス管44と、ラジエータバイパス制御弁45と、を備える。
The cooling
冷却水循環配管41は、燃料電池スタック10を冷却するための冷却水を循環させる配管であって、一端が冷却水通路4の入口に接続され、他端が冷却水通路4の出口に接続される。以下では、冷却水通路4の出口側を冷却水循環配管41の上流と定義し、冷却水通路4に入口側を冷却水循環配管41の下流と定義して説明する。
The cooling
冷却水ポンプ42は、冷却水循環配管41の下流側に設けられ、冷却水を循環させる。
The cooling
ラジエータ43は、冷却水ポンプ42よりも上流の冷却水循環配管41に設けられ、冷却水通路4の出口から流出した冷却水を、例えば走行風やラジエータファン46によって吸い込んだ空気によって冷却する。
The
ラジエータバイパス管44は、ラジエータ43を経由させずに冷却水を循環させることができるように設けられた配管であって、一端がラジエータバイパス制御弁45に接続され、他端がラジエータ43と冷却水ポンプ42との間の冷却水循環配管41に接続される。
The
ラジエータバイパス制御弁45は、例えばサーモスタットであり、ラジエータ43よりも上流の冷却水循環配管41に設けられる。ラジエータバイパス制御弁45は、冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を切り替える。具体的には、冷却水の温度が予め設定された基準温度よりも高いときは、冷却水通路4から冷却水循環配管41に流出した冷却水が、ラジエータ43を経由して再び冷却水通路4に流入するように冷却水の循環経路を切り替える。逆に、冷却水の温度が基準温度以下のときは、冷却水通路4から冷却水循環配管41に流出した冷却水が、ラジエータ43を経由せずにラジエータバイパス管44を流れて直接冷却水通路4に流入するように冷却水の循環経路を切り替える。
The radiator
ラジエータバイパス制御弁45よりも上流の冷却水循環配管41には、水温センサ215が設けられる。水温センサ215は、冷却水通路4から冷却水循環配管41に流出した冷却水の温度を検出する。
A
電気負荷部50は、第1コンバータ51と、回路遮断器52と、バッテリ53と、第2コンバータ54と、モータジェネレータ55と、インバータ56と、を備える。電気負荷部50と燃料電池スタック10の出力端子との接続ライン57には、燃料電池スタック10から取り出される電流(以下「出力電流」という。)を検出するための電流センサ216と、燃料電池スタック10の出力端子の端子間電圧(以下「スタック電圧」という。)を検出するための電圧センサ217と、が設けられる。
The
第1コンバータ51は、一次側端子の端子間電圧を昇降圧させることが可能な電気回路を備えた双方向性のDC/DCコンバータであり、一次側端子が回路遮断器52を介して燃料電池スタック10の出力端子に接続され、二次側端子がインバータ56の直流側端子に接続される。第1コンバータ51は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて一次側の端子間電圧となるスタック電圧を昇降圧させ、スタック電圧を燃料電池システム100の運転状態に応じて設定される目標スタック電圧に制御する。
The
回路遮断器52は、電子制御ユニット200によって開閉され、燃料電池スタック10と電気負荷部50とを電気的に接続又は遮断する。なお、回路遮断器52は必ずしも設ける必要はない。
The
バッテリ53は、例えばニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池である。バッテリ53には、燃料電池スタック10の余剰電力及びモータジェネレータ55の回生電力が充電される。バッテリ53に充電された電力は、必要に応じてモータジェネレータ55やコンプレッサ33等の燃料電池システム100が備える各制御部品を駆動するために使用される。
The
第2コンバータ54は、例えば二次側端子の端子間電圧を昇降圧させることが可能な電気回路を備えた双方向性のDC/DCコンバータであり、一次側端子がバッテリ53の出力端子に接続され、二次側端子がインバータ56の直流側端子に接続される。第2コンバータ54は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて二次側の端子間電圧となるインバータ56の入力電圧を昇降圧させ、入力電圧を燃料電池システム100の運転状態に応じて設定される目標入力電圧に制御する。
The
モータジェネレータ55は、例えば三相の永久磁石型同期モータであり、燃料電池システム100が搭載される車両の動力を発生させるモータとしての機能と、車両の減速時に発電するジュネレータとしての機能と、を備える。モータジェネレータ55は、インバータ56の交流側端子に接続され、燃料電池スタック10の発電電力及びバッテリ53の電力によって駆動される。
The
インバータ56は、電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて直流側端子から入力された直流電流を交流電流に変換して交流側端子から出力し、逆に電子制御ユニット200からの制御信号に基づいて交流側端子から入力された交流電流を直流電流に変換して直流側端子から出力することが可能な電気回路を備える。インバータ56の直流側端子は第1コンバータ51及び第2コンバータ54の二次側端子に接続され、インバータ56の交流側端子はモータジェネレータ55の入出力端子に接続される。インバータ56は、モータジェネレータ55をモータとして機能させるときは、燃料電池スタック10の出力電流及びバッテリ53の出力電流の合成直流電流を交流電流(本実施形態では三相交流電流)に変換してモータジェネレータ55に供給する。一方でインバータ56は、モータジェネレータ55をジュネレータとして機能させるときは、モータジェネレータ55からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ53等に供給する。
The
電子制御ユニット200は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス201によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)202、RAM(ランダムアクセスメモリ)203、CPU(マイクロプロセッサ)204、入力ポート205及び出力ポート206を備える。
The
入力ポート205には、前述したアノード圧力センサ211や第1流量センサ212、第2流量センサ213、カソード圧力センサ214、水温センサ215、電流センサ216、電圧センサ217、タンク圧力センサ218のほか、大気圧を検出するための大気圧センサ219などの出力信号が、対応する各AD変換器207を介して入力される。また、入力ポート205には、燃料電池システム100の起動及び停止を判断するためのスタートスイッチ220からの出力信号が入力される。このように入力ポート205には、燃料電池システム100を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
The
出力ポート206には、対応する駆動回路208を介して水素供給制御弁23(遮断弁231、レギュレータ232及びインジェクタ233)やパージ制御弁26、コンプレッサ33、バイパス制御弁35、カソード圧力制御弁38、冷却水ポンプ42、第1コンバータ51、回路遮断器52、第2コンバータ54、モータジェネレータ55、インバータ56などの各制御部品が電気的に接続される。
The
電子制御ユニット200は、入力ポート205に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート206から出力する。
The
電子制御ユニット200は、スタートスイッチ220の出力信号に基づいてシステム停止要求があると判定すると、所定の停止処理を実施した後に燃料電池システム100を完全に停止させる。燃料電池システム100を完全に停止させてから次に起動するまでのシステム停止期間中におけるスタック電圧(開回路電圧)が高電圧のまま維持されることによる単セル1の電極中の触媒の劣化(高電圧劣化)を抑制するために、この停止処理によって、システム停止要求時に空気通路3内に残留している酸素が発電によって消費され、空気通路3については通路内がほぼ窒素で満たされた状態で密閉され、水素通路2については通路内が水素で満たされた状態で密閉される。すなわち、遮断弁231、パージ制御弁26及びカソード圧力制御弁38については全閉とされた状態、バイパス制御弁35については全開とされた状態で、燃料電池システム100が完全に停止される。
If the
このように、システム停止時に実施される停止処理によって、空気通路3については通路内がほぼ窒素で満たされた状態で密閉されるが、システム停止期間中には、カソードオフガス管37内に侵入した空気が徐々に上流へと拡散していき、カソード圧力制御弁38やバイパス制御弁35を介して空気通路3の入口及び出口から流入する。システム停止期間中に空気通路3内に空気が流入してくると、スタック電圧が徐々に上昇していき、そのまま放置すると単セル1の高電圧劣化が生じる。
As described above, the
システム停止期間中における空気通路3内への空気の流入を防止するには、カソード圧力制御弁38及びバイパス制御弁35に高い封止機能(シール機能)を持たせることが有効である。しかしながら、カソード圧力制御弁38及びバイパス制御弁35に高い封止機能を持たせると、その分コストが増加するため現実的ではない。
In order to prevent the inflow of air into the
そこで本実施形態では、システム停止期間中に定期的又は継続的にスタック電圧を検出し、スタック電圧が所定電圧以上であれば、アノード圧力が所定圧力となるように、システム停止期間中に燃料電池スタック10に水素を供給してスタック電圧を低下させる電圧低下制御を実施する。図2は、システム停止期間中に実施される電圧低下制御について説明するタイムチャートである。
Therefore, in the present embodiment, the stack voltage is detected periodically or continuously during the system stop period, and if the stack voltage is equal to or higher than the predetermined voltage, the fuel cell is set during the system stop period so that the anode pressure becomes the predetermined pressure. Hydrogen reduction is supplied to the
所定電圧は、単セル1の高電圧劣化が生じる電圧、すなわち単セル1の電極中の触媒が劣化し始める電圧よりも低い電圧値の中から適宜選択された電圧値であり、本実施形態では(0.5V(単セル電圧)×単セル枚数)としている。
The predetermined voltage is a voltage value appropriately selected from voltages that cause high voltage degradation of the
所定圧力は、所定電圧まで上昇したスタック電圧を所望の電圧(例えば0V)まで低下させるために必要な水素を水素通路2に供給したときのアノード圧力、すなわちシステム停止期間中に空気通路3に流入した空気中の酸素を消費させるために必要な水素を水素通路2に供給したときのアノード圧力以上の圧力値の中から適宜選択された圧力値である。システム停止期間中のアノード圧力は概ね大気圧となっているので、本実施形態では平地での大気圧(標準大気圧;約100kPa)を基準大気圧とし、アノード圧力が基準大気圧の状態からスタック電圧を所望の電圧まで低下させるために必要な水素を燃料電池スタック10に供給したときのアノード圧力(例えば120kPa)を所定圧力としている。
The predetermined pressure is the anode pressure when hydrogen necessary for reducing the stack voltage, which has been raised to a predetermined voltage, to a desired voltage (for example, 0 V) is supplied to the
図2に示すように、時刻t1でシステム停止期間中に電圧低下制御が実施され、アノード圧力が所定圧力になるまで燃料電池スタック10に水素が供給されると、システム停止期間中のカソード圧力も概ね大気圧となっているので、水素通路2内の圧力(アノード圧力)と空気通路3内の圧力(カソード圧力)との圧力差によって、水素通路2内の水素が膜電極接合体1aを介して空気通路3内に透過していく。その結果、空気通路3内に透過した水素がカソード極で酸素と反応して空気通路3内で水素及び酸素が消費され、アノード圧力及びスタック電圧が低下する(時刻t1〜t2)。
As shown in FIG. 2, when the voltage drop control is performed during the system stop period at time t1 and hydrogen is supplied to the
一方、システム停止期間中に電圧低下制御が実施されると、高圧水素タンク22から燃料電池スタック10に供給された水素が酸素と反応して消費されるので、システム停止期間中に高圧水素タンク22の水素残量が減少することになる。
On the other hand, when the voltage drop control is performed during the system stop period, the hydrogen supplied from the high-
システム停止期間中に電圧低下制御を実施して一旦スタック電圧を低下させても(時刻t2)、その後に再び空気通路3内には空気が流入してくるので、スタック電圧は再度上昇する(時刻t2〜t3)。したがって、システム停止期間が長くなると、システム停止期間中に電圧低下制御が複数回実施されることになるので、図2(C)に示すように、システム停止期間中に高圧水素タンク22の水素残量が徐々に減少していく。その結果、燃料切れを起こす可能性がある。このような燃料切れを防止するために、例えば水素残量が所定量以下になったら電圧低下制御を禁止することもできるが、そうすると電圧低下制御の禁止後は、単セル1の高電圧劣化を防止することができなくなる。
Even if the voltage drop control is performed during the system stop period and the stack voltage is once lowered (time t2), air again flows into the
したがって、システム停止期間中に電圧低下制御を実施するようにした場合は、好ましくはシステム停止時に、例えばシステム停止時の燃料ガス残量に応じて燃料電池システム100を停止したままにしておくことができる時間や高圧水素タンク22に水素の補充が必要になる時期を使用者に通知することが望ましい。燃料電池システム100の使用者に水素の補充が必要になる時期を通知して水素の補充を促すことで、システム停止期間中における燃料切れの発生及び単セル1の高電圧劣化を抑制することができる。
Therefore, when the voltage drop control is performed during the system stop period, the
しかしながら、本実施形態では電圧低下制御を実施したときに、アノード圧力が所定圧力となるまで燃料電池スタック10に水素を供給するようにしているので、以下のような問題が生じることがわかった。
However, in the present embodiment, when the voltage drop control is performed, hydrogen is supplied to the
すなわち、図2(B)に示すように、大気圧は、燃料電池システム100の停止場所又は設置場所によって変化する。そのため、例えば燃料電池システム100が高地で停止されたときは、燃料電池システム100が通常使用されると想定される平地(基準高度)での標準大気圧よりも大気圧が低くなる。したがって、燃料電池システム100が高地などの大気圧が標準大気圧よりも低い場所で停止された場合は、アノード圧力を所定圧力まで昇圧させるために必要な水素供給量が、燃料電池システム100が平地で停止された場合よりも多くなってしまう。
That is, as shown in FIG. 2 (B), the atmospheric pressure changes depending on where the
その結果、システム停止期間中に水素残量が想定よりも早く低下してしまい、通知した水素補充時期よりも早く燃料切れを起こすおそれがある。また、燃料切れになると、電圧低下制御も実施できなくなるので、単セル1の高電圧劣化が生じるおそがある。
As a result, the remaining amount of hydrogen decreases earlier than expected during the system shutdown period, and there is a risk of running out of fuel earlier than the notified hydrogen replenishment time. In addition, when the fuel runs out, the voltage drop control cannot be performed, so that the high voltage deterioration of the
そこで本実施形態では、システム停止期間中の電圧低下制御時に燃料電池スタック10に供給される水素供給量を大気圧に応じて正確に推定し、システム停止時に適切な水素補充時期を通知できるようにした。以下、この本実施形態によるシステム停止制御について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the hydrogen supply amount supplied to the
図3は、電子制御ユニット200が実施する本実施形態によるシステム停止制御について説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the system stop control according to this embodiment performed by the
ステップS1において、電子制御ユニット200は、スタートスイッチ220の出力信号に基づいて、システム停止要求があるか否かを判定する。電子制御ユニット200は、システム停止要求がなければシステム停止制御を終了し、システム停止要求があればステップS2の処理に進む。
In step S1, the
ステップS2において、電子制御ユニット200は、停止処理を実施する。具体的には、電子制御ユニット200は、カソード圧力制御弁38を全閉にすると共にバイパス制御弁35を全開にして空気通路3を密閉し、かつパージ制御弁26を全閉にした状態で水素通路2に水素を供給しながら所定時間発電を継続させて、空気通路3内の酸素を消費させる。そして電子制御ユニット200は、所定時間発電を継続させたら遮断弁231を全閉としてステップS3に進む。
In step S2, the
ステップS3において、電子制御ユニット200は、システム停止期間中に燃料電池スタック10に供給可能な水素残量を算出する。本実施形態では、タンク圧力センサ218で検出したタンク圧力に基づいて算出した高圧水素タンク22内の水素量を水素残量としているが、例えば高圧水素タンク22内の水素量に、アノード圧力センサ211で検出したアノード圧力に基づいて算出した水素供給管21内の水素量を加えた値を水素残量としても良い。
In step S3, the
ステップS4において、電子制御ユニット200は、大気圧センサ219で検出した大気圧を読み込む。
In step S4, the
ステップS5において、電子制御ユニット200は、システム停止期間中に電圧低下制御が実施された場合に、その1回の電圧低下制御で燃料電池スタック10に供給される水素量を、予想水素供給量として算出する。本実施形態では、電子制御ユニット200は、図4のテーブルを参照し、ステップS4で読み込んだ大気圧に基づいて、アノード圧力をその読み込んだ大気圧から所定圧力まで昇圧させるために燃料電池スタック10に供給する必要のある水素量を、予想水素供給量として算出する。
In step S5, when the voltage drop control is performed during the system stop period, the
なお、予想水素供給量の算出方法としてはこれに限られるものではなく、例えばアノード圧力を基準大気圧から所定圧力まで昇圧させるために燃料電池スタック10に供給する必要のある水素量を、基準水素供給量として予め実験等によって求めておき、ステップS4で読み込んだ大気圧に基づいてその基準水素供給量を補正して予想水素供給量を算出しても良い。この場合、大気圧が基準大気圧よりも低くなるほど基準水素供給量に加算される補正量が大きくなるようにし、大気圧が基準大気圧よりも高くなるほど基準水素供給量から減算される補正量が大きくなるようにすれば良い。
Note that the method for calculating the expected hydrogen supply amount is not limited to this. For example, the amount of hydrogen that needs to be supplied to the
ステップS6において、電子制御ユニット200は、水素残量と予想水素供給量とに基づいて、システム停止期間中に電圧低下制御を実施できる回数、すなわち電圧低下制御の実施可能回数を算出する。本実施形態では、水素残量を予想水素供給量で除算することで電圧低下制御の実施可能回数を算出しているが、マップ等を参照して水素残量と予想水素供給量とから電圧低下制御の実施可能回数を算出しても良い。
In step S6, the
ステップS7において、電子制御ユニット200は、電圧低下制御の実施可能回数と、電圧低下制御1回当りの高電圧劣化防止可能時間と、に基づいて、単セル1の高電圧劣化を防止できるシステム停止時間の上限値を算出する。本実施形態では、電圧低下制御の実施可能回数に高電圧劣化防止可能時間を掛け合わせることでシステム停止時間の上限値を算出しているが、マップ等を参照して電圧低下制御の実施可能回数と高電圧劣化防止可能時間とからシステム停止時間の上限値を算出しても良い。
In step S7, the
高電圧劣化防止可能時間は、電圧低下制御を実施した後にスタック電圧を所定電圧未満に維持できる時間であり、電圧低下制御を実施してからスタック電圧が再び所定電圧まで上昇するのに要する時間を最大として、その時間内から適宜選択される時間である。高電圧劣化防止可能時間は、予め実験等によって求めることができる。本実施形態では高電圧劣化防止可能時間を固定値としているが、例えば大気圧が低くなるほど電圧低下制御の実施時に燃料電池スタック10に供給される水素量が多くなり、高電圧劣化防止可能時間も長くなると考えられるので、大気圧が低くなるほど長くなる可変値としても良い。
The high voltage deterioration prevention possible time is the time during which the stack voltage can be maintained below the predetermined voltage after the voltage drop control is performed, and the time required for the stack voltage to rise again to the predetermined voltage after the voltage drop control is performed. The maximum is a time appropriately selected from that time. The high voltage degradation preventable time can be obtained in advance by experiments or the like. In this embodiment, the high voltage deterioration prevention time is a fixed value. For example, as the atmospheric pressure decreases, the amount of hydrogen supplied to the
ステップS8において、電子制御ユニット200は、システム停止時間の上限値に基づいて、高圧水素タンク22に水素の補充が必要になる時期を、例えば「3日以内の水素充填が必要」といったメッセージによって燃料電池システム100の使用者に通知し、燃料電池システム100を停止させる。水素補充時期の通知方法としては、ディスプレイ上にメッセージを表示しても良いし、使用者の携帯端末等にデータを送信して表示させるようにしても良い。
In step S8, the
なお、燃料電池システム100が例えば車両等の移動体に搭載されている場合は、車両の移動に必要な水素を残しておく必要があるので、システム停止時間の上限値よりも短い時間を水素の補充が必要になる時期として通知するのが望ましい。一方、燃料電池システム100が例えば定置型のシステムで、水素を補充する際に燃料電池システム100を移動させる必要がない場合であれば、システム停止時間の上限値を水素の補充が必要になる時期として通知すれば良い。
In addition, when the
ステップS8で高圧水素タンク22に水素の補充が必要になる時期を通知し、燃料電池システム100を停止させた後は、電子制御ユニット200は定期的又は継続的にスタック電圧を検出し、スタック電圧が所定電圧以上であれば、アノード圧力が所定圧力となるように、システム停止期間中に燃料電池スタック10に水素を供給してスタック電圧を低下させる電圧低下制御を実施する。
After notifying the high-
以上説明した本実施形態によれば、燃料ガスとしての水素と酸化剤ガスとしての空気との電気化学反応により電力を発生する燃料電池スタック10と、水素を貯蔵するための高圧水素タンク(燃料ガス源)22を含み、燃料電池スタック10に対して水素の給排を行うための燃料ガス給排装置20と、燃料電池スタック10の電圧であるスタック電圧を検出する電圧センサ217と、燃料電池スタック10内の水素通路(燃料ガス通路)2の圧力であるアノード圧力を検出するアノード圧力センサ211と、高圧水素タンク22の圧力を検出するタンク圧力センサ(燃料ガス源圧力センサ)218と、大気圧を検出する大気圧センサ219と、を備える燃料電池システム100を制御する電子制御ユニット(制御装置)200が、燃料電池システム100の停止期間中に検出したスタック電圧が所定電圧以上であれば、アノード圧力が所定圧力となるように停止期間中に燃料電池スタック10に水素を供給してスタック電圧を低下させる電圧低下制御を実施する電圧低下制御実施部と、少なくとも高圧水素タンク22の圧力に基づいて水素残量を算出する燃料ガス残量算出部と、停止期間中に電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を所定圧力まで昇圧させるために必要な予想水素供給量を推定する燃料ガス供給量推定部と、水素残量と予想水素供給量とに基づいて電圧低下制御の実施可能回数を算出する実施可能回数算出部と、実施可能回数と電圧低下制御を実施した後にスタック電圧を所定電圧未満に維持できる時間とに基づいて高圧水素タンク22に水素の補充が必要になる時期を通知する通知部と、としての機能を備えており、燃料ガス供給量推定部が、大気圧センサ219で検出した大気圧に基づいて予想水素供給量を推定するか、又は、停止期間中に電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を予め設定された基準大気圧(基準圧力)から所定圧力まで昇圧させるために必要な基準水素供給量を、大気圧センサ219で検出した大気圧に基づいて補正して予想水素供給量を推定するように構成されている。
According to the present embodiment described above, the
そのため、システム停止期間中の電圧低下制御時に燃料電池スタック10に供給される水素供給量を、燃料電池システム100が停止された場所の大気圧に応じて正確に推定することができる。これにより、適切な水素補充時期を燃料電池システム100の使用者に通知して、水素の補充を促すことができるので、システム停止期間中における燃料切れの発生及び単セル1の高電圧劣化を抑制することができる。
Therefore, the amount of hydrogen supplied to the
また、カソード圧力制御弁38及びバイパス制御弁35に高い封止機能を持たせることなくシステム停止期間中における単セル1の高電圧劣化を抑制でき、コストの増加を抑えることができる。
Further, high voltage deterioration of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
例えば上記の実施形態では、システム停止時に水素補充時期を通知するようにしていたが、システム停止期間中に例えば携帯端末等にデータを送信して水素補充時期を通知するようにしても良い。 For example, in the above embodiment, the hydrogen replenishment time is notified when the system is stopped. However, the hydrogen replenishment time may be notified by transmitting data to, for example, a portable terminal during the system stop period.
また上記の実施形態では、停止処理を実施した後に水素補充時期を通知するための各種の演算を行うようにしていたが、停止処理によって消費される水素量が予想できる場合であれば、システム停止要求時の高圧水素タンク22の水素量から停止処理による予想水素消費量を引いたものを水素残量として、停止処理と並行して水素補充時期を通知するための各種の演算を行うようにしても良い。
In the above embodiment, various operations for notifying the hydrogen replenishment timing are performed after the stop process is performed. However, if the amount of hydrogen consumed by the stop process can be predicted, the system is stopped. Various calculations for notifying the hydrogen replenishment timing are performed in parallel with the stop process, using the hydrogen amount in the high-
また上記の実施形態では、水素非循環式の燃料電池システム100を例に説明したが、水素循環式の燃料電池システムであっても良い。
In the above embodiment, the hydrogen non-circulation type
10 燃料電池スタック
20 燃料ガス給排装置
22 高圧水素タンク(燃料ガス源)
100 燃料電池システム
200 電子制御ユニット(制御装置)
211 アノード圧力センサ
217 電圧センサ
218 タンク圧力センサ(燃料ガス源圧力センサ)
219 大気圧センサ
10
100
211
219 Atmospheric pressure sensor
Claims (1)
燃料ガスを貯蔵するための燃料ガス源を含み、前記燃料電池スタックに対して燃料ガスの給排を行うための燃料ガス給排装置と、
前記燃料電池スタックの電圧であるスタック電圧を検出する電圧センサと、
前記燃料電池スタック内の燃料ガス通路の圧力であるアノード圧力を検出するアノード圧力センサと、
前記燃料ガス源の圧力を検出する燃料ガス源圧力センサと、
大気圧を検出する大気圧センサと、
を備える燃料電池システムの制御装置であって、
前記燃料電池システムの停止期間中に検出したスタック電圧が所定電圧以上であれば、アノード圧力が所定圧力となるように、停止期間中に前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給してスタック電圧を低下させる電圧低下制御を実施する電圧低下制御実施部と、
少なくとも前記燃料ガス源の圧力に基づいて、燃料ガス残量を算出する燃料ガス残量算出部と、
停止期間中に前記電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を前記所定圧力まで昇圧させるために必要な燃料ガス供給量を推定する燃料ガス供給量推定部と、
前記燃料ガス残量と、前記燃料ガス供給量とに基づいて、前記電圧低下制御の実施可能回数を算出する実施可能回数算出部と、
前記実施可能回数と、前記電圧低下制御の実施した後にスタック電圧を前記所定電圧未満に維持できる時間とに基づいて、前記燃料ガス源に燃料ガスの補充が必要になる時期を通知する通知部と、
を備え、
前記燃料ガス供給量推定部は、
前記大気圧センサで検出した大気圧に基づいて前記燃料ガス供給量を推定するか、又は、停止期間中に前記電圧低下制御を実施した場合にアノード圧力を予め設定された基準圧力から前記所定圧力まで昇圧させるために必要な基準燃料ガス供給量を、前記大気圧センサで検出した大気圧に基づいて補正して前記燃料ガス供給量を推定する、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御装置。 A fuel cell stack that generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas;
A fuel gas supply / discharge device for supplying and discharging fuel gas to and from the fuel cell stack, including a fuel gas source for storing fuel gas;
A voltage sensor for detecting a stack voltage which is a voltage of the fuel cell stack;
An anode pressure sensor that detects an anode pressure that is a pressure of a fuel gas passage in the fuel cell stack;
A fuel gas source pressure sensor for detecting the pressure of the fuel gas source;
An atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure;
A control device for a fuel cell system comprising:
If the stack voltage detected during the stop period of the fuel cell system is equal to or higher than a predetermined voltage, the stack voltage is lowered by supplying fuel gas to the fuel cell stack during the stop period so that the anode pressure becomes a predetermined pressure. A voltage drop control execution unit for performing voltage drop control to be performed;
A fuel gas remaining amount calculating section for calculating a fuel gas remaining amount based on at least the pressure of the fuel gas source;
A fuel gas supply amount estimation unit configured to estimate a fuel gas supply amount necessary to increase the anode pressure to the predetermined pressure when the voltage drop control is performed during the stop period;
Based on the fuel gas remaining amount and the fuel gas supply amount, a feasible number calculating unit that calculates the feasible number of times of the voltage drop control;
A notification unit for notifying the fuel gas source of the time when the fuel gas needs to be replenished based on the possible number of times and the time during which the stack voltage can be maintained below the predetermined voltage after the voltage drop control is performed; ,
With
The fuel gas supply amount estimation unit includes:
The fuel gas supply amount is estimated based on the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor, or when the voltage drop control is performed during a stop period, the anode pressure is set to the predetermined pressure from a preset reference pressure. Correcting the reference fuel gas supply amount necessary for increasing the pressure up to the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor to estimate the fuel gas supply amount,
A control apparatus for a fuel cell system.
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