JP2017143041A - Stop control method of fuel cell system - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress increase in the inter-electrode pressure difference between the anode passage side and cathode passage side by simple control, and to protect a fuel cell well.SOLUTION: A stop control method of a fuel cell system 10 has a step of detecting fuel gas pressure of the anode passage, when operation stop is requested. When a determination is made that the detected fuel gas pressure is equal to or below a set fuel gas pressure, a fuel cell stack 12 is subjected to power generation stop processing. Meanwhile, when a determination is made that the detected fuel gas pressure is above the set fuel gas pressure, power generation of the fuel cell stack 12 is continued with a current value higher than the current value of power generation stop processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置、及び前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置を備える燃料電池システムの停止制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, a fuel gas supply device that supplies the fuel gas to the fuel cell, and an oxidant that supplies the oxidant gas to the fuel cell. The present invention relates to a stop control method for a fuel cell system including a gas supply device.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セル(単位セル)が構成されている。通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両(燃料電池電気自動車等)に組み込まれている。   For example, a polymer electrolyte fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface. It has. The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators to constitute a power generation cell (unit cell). Usually, a predetermined number of power generation cells are stacked, and for example, they are incorporated in a fuel cell vehicle (fuel cell electric vehicle or the like) as an in-vehicle fuel cell stack.

この種の燃料電池では、発電(運転)が停止されると、前記燃料電池への燃料ガス及び酸化剤ガスの供給が停止されるものの、アノード電極に前記燃料ガスが残存する一方、カソード電極に前記酸化剤ガスが残存している。このため、燃料電池の停止中に、特にカソード側が高電位に保持されてしまい、電極触媒層が劣化して燃料電池の性能低下が惹起されるという問題がある。   In this type of fuel cell, when power generation (operation) is stopped, the supply of fuel gas and oxidant gas to the fuel cell is stopped. However, while the fuel gas remains on the anode electrode, The oxidant gas remains. For this reason, there is a problem that the cathode side is held at a high potential during the stoppage of the fuel cell, and the electrode catalyst layer is deteriorated to cause a decrease in the performance of the fuel cell.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に水素(燃料ガス)を供給する水素供給装置と、前記燃料電池に空気(酸化剤ガス)を供給する空気供給装置とを備えている。空気供給装置は、燃料電池の空気入口に連通する空気入口管と、前記燃料電池の空気出口に連通する空気出口管とを備えている。空気入口管には、空気入口遮断弁が設けられるとともに、空気出口管には、空気出口遮断弁が設けられている。   Thus, for example, a fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is known. The fuel cell system includes a fuel cell, a hydrogen supply device that supplies hydrogen (fuel gas) to the fuel cell, and an air supply device that supplies air (oxidant gas) to the fuel cell. The air supply device includes an air inlet pipe communicating with the air inlet of the fuel cell and an air outlet pipe communicating with the air outlet of the fuel cell. The air inlet pipe is provided with an air inlet cutoff valve, and the air outlet pipe is provided with an air outlet cutoff valve.

そして、燃料電池システムが停止される際には、空気入口遮断弁及び空気出口遮断弁がともに閉弁される。従って、燃料電池は、外気と遮断されるため、前記燃料電池内への空気の流入が規制される。その際、燃料電池の内部は、酸素を含んだ空気が残存しており、この残存空気中の酸素と水素流路内に残存している水素とが反応し、前記酸素が消費されてO2リーンの状態が維持される。 When the fuel cell system is stopped, both the air inlet shut-off valve and the air outlet shut-off valve are closed. Therefore, since the fuel cell is blocked from the outside air, the inflow of air into the fuel cell is restricted. At that time, oxygen-containing air remains in the fuel cell, oxygen in the remaining air reacts with hydrogen remaining in the hydrogen flow path, and the oxygen is consumed and O 2. The lean state is maintained.

特開2012−094534号公報JP 2012-094534 A

上記の特許文献1では、燃料電池システムの停止指令がなされると、空気入口遮断弁及び空気出口遮断弁がともに閉弁されることにより、燃料電池のカソード流路が封止されている。しかしながら、停止指令前に、燃料電池システムが高負荷運転を行っている場合等には、封止によりカソード流路側の圧力が急激に低下する。従って、カソード流路の空気圧力とアノード流路の水素圧力との極間差圧が増大し、しかも発電による水素消費がないため、前記極間差圧の過大状態が継続してしまう。このため、特に電解質膜が破損する等の問題がある。   In the above-mentioned Patent Document 1, when a stop command for the fuel cell system is issued, the air inlet shut-off valve and the air outlet shut-off valve are both closed, thereby sealing the cathode flow path of the fuel cell. However, when the fuel cell system is operating at a high load before the stop command, the pressure on the cathode flow path side rapidly decreases due to sealing. Accordingly, the pressure difference between the air pressure in the cathode flow path and the hydrogen pressure in the anode flow path increases, and hydrogen consumption due to power generation does not occur, so that the state of excessive pressure difference between the electrodes continues. For this reason, there is a problem that the electrolyte membrane is damaged in particular.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、燃料電池を良好に保護することが可能な燃料電池システムの停止制御方法を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and it is possible to reliably suppress an increase in the differential pressure between the anode channel side and the cathode channel side with simple control. It is an object of the present invention to provide a stop control method for a fuel cell system that can be protected.

本発明に係る停止制御方法が適用される燃料電池システムは、燃料電池、燃料ガスをアノード流路に供給する燃料ガス供給装置と、酸化剤ガスをカソード流路に供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えている。燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極との間で挟持する電解質膜・電極構造体を備えている。そして、アノード流路を介してアノード電極に供給される燃料ガスと、カソード流路を介してカソード電極に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により、発電する。   A fuel cell system to which a stop control method according to the present invention is applied includes a fuel cell, a fuel gas supply device that supplies fuel gas to an anode flow channel, and an oxidant gas supply device that supplies oxidant gas to a cathode flow channel. It is equipped with. The fuel cell includes an electrolyte membrane / electrode structure that sandwiches a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode. Then, power is generated by an electrochemical reaction between the fuel gas supplied to the anode electrode via the anode flow path and the oxidant gas supplied to the cathode electrode via the cathode flow path.

この停止制御方法は、燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、アノード流路の燃料ガス圧力を検出する工程を有している。検出された燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力以下であると判断された際、燃料電池システムに発電停止処理を施している。一方、検出された燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、燃料電池の発電を継続している。   This stop control method includes a step of detecting the fuel gas pressure in the anode flow path when a request for stopping the operation of the fuel cell system is made. When it is determined that the detected fuel gas pressure is equal to or lower than the set fuel gas pressure, the fuel cell system is subjected to power generation stop processing. On the other hand, when it is determined that the detected fuel gas pressure exceeds the set fuel gas pressure, the fuel cell continues to generate power at a current value higher than the current value of the power generation stop process.

また、この停止制御方法では、燃料電池の発電を継続する際、酸化剤ガス供給装置を構成するエアポンプの回転数を、発電停止処理時の電流値に対応する回転数よりも高く設定することが好ましい。   Further, in this stop control method, when the power generation of the fuel cell is continued, the rotation speed of the air pump constituting the oxidant gas supply device can be set higher than the rotation speed corresponding to the current value at the power generation stop process. preferable.

さらに、酸化剤ガス供給装置は、エアポンプから吐出される酸化剤ガスを、燃料電池をバイパスして排出させるバイパス流路を備えることが好ましい。この場合、エアポンプの回転数が高く設定される際、該エアポンプから吐出される酸化剤ガスの一部を、バイパス流路に流通させることが好ましい。   Further, the oxidant gas supply device preferably includes a bypass flow path for discharging the oxidant gas discharged from the air pump by bypassing the fuel cell. In this case, when the rotational speed of the air pump is set high, it is preferable that a part of the oxidant gas discharged from the air pump is circulated through the bypass flow path.

さらにまた、この停止制御方法では、エアポンプの回転数を低下させる際、回生を禁止することが好ましい。   Furthermore, in this stop control method, it is preferable to prohibit regeneration when the rotational speed of the air pump is reduced.

また、酸化剤ガス供給装置は、燃料電池の酸化剤ガス入口及び酸化剤ガス出口に連通する入口封止弁及び出口封止弁を備えることが好ましい。この場合、燃料電池の発電が継続される際、燃料ガス圧力が低下して前記燃料ガス圧力とカソード流路の酸化剤ガス圧力との極間差圧が許容範囲内になった時、入口封止弁及び出口封止弁を閉弁させることが好ましい。   The oxidant gas supply device preferably includes an inlet sealing valve and an outlet sealing valve communicating with the oxidant gas inlet and the oxidant gas outlet of the fuel cell. In this case, when power generation of the fuel cell is continued, when the fuel gas pressure decreases and the inter-electrode differential pressure between the fuel gas pressure and the oxidant gas pressure in the cathode flow path falls within an allowable range, It is preferable to close the stop valve and the outlet sealing valve.

本発明によれば、燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、燃料ガス圧力が、発電停止処理を施す基準である設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、前記発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、燃料電池の発電が継続される。このため、アノード流路に残存する燃料ガスは、酸化剤ガスとともに発電により消費され、アノード流路側の燃料ガス圧力及びカソード流路側の酸化剤ガス圧力が低下する。従って、カソード流路が封止される際に、カソード流路側の酸化剤ガス圧力とアノード流路側の燃料ガス圧力との極間差圧を減少させることが可能になる。   According to the present invention, when a fuel cell system operation stop request is made, when it is determined that the fuel gas pressure exceeds a set fuel gas pressure that is a reference for performing power generation stop processing, the current value of the power generation stop processing The power generation of the fuel cell is continued at a higher current value. For this reason, the fuel gas remaining in the anode flow path is consumed by power generation together with the oxidant gas, and the fuel gas pressure on the anode flow path side and the oxidant gas pressure on the cathode flow path side are reduced. Therefore, when the cathode flow path is sealed, it is possible to reduce the pressure difference between the oxidant gas pressure on the cathode flow path side and the fuel gas pressure on the anode flow path side.

これにより、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、例えば、電解質膜の損傷を抑制して燃料電池を良好に保護することが可能になる。   As a result, the increase in the differential pressure between the anode channel side and the cathode channel side can be reliably suppressed with simple control. For example, the fuel cell can be well protected by suppressing damage to the electrolyte membrane. It becomes possible to do.

本発明の実施形態に係る停止制御方法が適用される燃料電池システムの概略構成説明図である。1 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell system to which a stop control method according to an embodiment of the present invention is applied. 前記停止制御方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the said stop control method. 前記停止制御方法を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the said stop control method. 前記停止制御方法において、エアポンプの回転数を増加させる際の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of increasing the rotation speed of an air pump in the said stop control method.

図1に示すように、本発明の実施形態に係る停止制御方法が適用される燃料電池システム10は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両(図示せず)に搭載される。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 10 to which a stop control method according to an embodiment of the present invention is applied is mounted on a fuel cell vehicle (not shown) such as a fuel cell electric vehicle, for example.

燃料電池システム10は、燃料電池スタック12を備える。燃料電池スタック12には、燃料ガスである、例えば、水素ガスを供給する燃料ガス供給装置14と、酸化剤ガスである、例えば、空気を供給する酸化剤ガス供給装置16と、冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置18が設けられる。燃料電池システム10は、さらにエネルギ貯蔵装置であるバッテリ20と、システム制御装置である制御部22とを備える。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 12. The fuel cell stack 12 is supplied with a fuel gas supply device 14 for supplying hydrogen gas, for example, hydrogen gas, an oxidant gas supply device 16 for supplying air, for example, an oxidant gas, and a cooling medium. A cooling medium supply device 18 is provided. The fuel cell system 10 further includes a battery 20 that is an energy storage device and a control unit 22 that is a system control device.

燃料電池スタック12は、複数の発電セル24が水平方向又は鉛直方向に積層される。発電セル24は、電解質膜・電極構造体26を第1セパレータ28及び第2セパレータ30で挟持する。第1セパレータ28及び第2セパレータ30は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。   In the fuel cell stack 12, a plurality of power generation cells 24 are stacked in the horizontal direction or the vertical direction. In the power generation cell 24, the electrolyte membrane / electrode structure 26 is sandwiched between the first separator 28 and the second separator 30. The first separator 28 and the second separator 30 are constituted by a metal separator or a carbon separator.

電解質膜・電極構造体26は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜32と、前記固体高分子電解質膜32を挟持するアノード電極34及びカソード電極36とを備える。固体高分子電解質膜32は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質が使用される。   The electrolyte membrane / electrode structure 26 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 32 that is a thin film of perfluorosulfonic acid containing moisture, and an anode electrode 34 and a cathode electrode 36 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 32. Is provided. As the solid polymer electrolyte membrane 32, an HC (hydrocarbon) electrolyte is used in addition to the fluorine electrolyte.

第1セパレータ28は、電解質膜・電極構造体26との間に、アノード電極34に水素ガスを供給するための水素ガス流路(燃料ガス流路)38を設ける。第2セパレータ30は、電解質膜・電極構造体26との間に、カソード電極36に空気を供給するための空気流路40を設ける。互いに隣接する第1セパレータ28と第2セパレータ30との間には、冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路42が設けられる。   The first separator 28 is provided with a hydrogen gas passage (fuel gas passage) 38 for supplying hydrogen gas to the anode electrode 34 between the electrolyte membrane / electrode structure 26. The second separator 30 is provided with an air flow path 40 for supplying air to the cathode electrode 36 between the electrolyte membrane / electrode structure 26. Between the first separator 28 and the second separator 30 adjacent to each other, a cooling medium flow path 42 is provided for circulating the cooling medium.

燃料電池スタック12には、水素ガス入口44a、水素ガス出口44b、空気入口46a、空気出口46b、冷却媒体入口48a及び冷却媒体出口48bが設けられる。水素ガス入口44aは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路38の供給側に連通する。水素ガス出口44bは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、水素ガス流路38の排出側に連通する。水素ガス流路38、水素ガス入口44a及び水素ガス出口44bにより、アノード流路が構成される。   The fuel cell stack 12 is provided with a hydrogen gas inlet 44a, a hydrogen gas outlet 44b, an air inlet 46a, an air outlet 46b, a cooling medium inlet 48a, and a cooling medium outlet 48b. The hydrogen gas inlet 44 a penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the supply side of the hydrogen gas flow path 38. The hydrogen gas outlet 44 b penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the discharge side of the hydrogen gas flow path 38. The hydrogen gas channel 38, the hydrogen gas inlet 44a, and the hydrogen gas outlet 44b constitute an anode channel.

空気入口46aは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、空気流路40の供給側に連通する。空気出口46bは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、空気流路40の排出側に連通する。空気流路40、空気入口46a及び空気出口46bにより、カソード流路が構成される。   The air inlet 46 a penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the supply side of the air flow path 40. The air outlet 46 b penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the discharge side of the air flow path 40. The air flow path 40, the air inlet 46a and the air outlet 46b constitute a cathode flow path.

冷却媒体入口48aは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路42の供給側に連通する。冷却媒体出口48bは、各発電セル24の積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路42の排出側に連通する。   The cooling medium inlet 48 a penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the supply side of the cooling medium flow path 42. The cooling medium outlet 48 b penetrates in the stacking direction of the power generation cells 24 and communicates with the discharge side of the cooling medium flow path 42.

燃料ガス供給装置14は、高圧水素を貯留する水素タンク50を備え、この水素タンク50は、水素ガス供給路(燃料ガス供給路)52を介して燃料電池スタック12の水素ガス入口44aに連通する。水素ガス供給路52は、燃料電池スタック12に水素ガスを供給する。   The fuel gas supply device 14 includes a hydrogen tank 50 that stores high-pressure hydrogen. The hydrogen tank 50 communicates with a hydrogen gas inlet 44 a of the fuel cell stack 12 via a hydrogen gas supply path (fuel gas supply path) 52. . The hydrogen gas supply path 52 supplies hydrogen gas to the fuel cell stack 12.

水素ガス供給路52には、インジェクタ54及びエゼクタ56が直列に設けられるとともに、前記インジェクタ54及び前記エゼクタ56を跨いでバイパス供給路58が接続される。バイパス供給路58には、BP(バイパス)インジェクタ60が設けられる。BPインジェクタ60は、燃料電池スタック12の始動時や高負荷発電が要求された際等に、高濃度な水素を供給するために使用されるサブインジェクタである一方、インジェクタ54は、通常の発電時に主として使用されるメインインジェクタである。   In the hydrogen gas supply path 52, an injector 54 and an ejector 56 are provided in series, and a bypass supply path 58 is connected across the injector 54 and the ejector 56. The bypass supply path 58 is provided with a BP (bypass) injector 60. The BP injector 60 is a sub-injector used for supplying high-concentration hydrogen when the fuel cell stack 12 is started or when high load power generation is required, while the injector 54 is used during normal power generation. It is a main injector used mainly.

燃料電池スタック12の水素ガス出口44bには、水素ガス排出路(オフガス配管)62が連通する。水素ガス排出路62は、アノード電極34で少なくとも一部が使用された水素ガスである水素排ガスを、燃料電池スタック12から導出する。水素ガス排出路62には、気液分離器64が接続されるとともに、前記気液分離器64の下流から分岐する水素循環流路66を介してエゼクタ56が接続される。水素循環流路66には、水素ポンプ68が設けられる。水素ポンプ68は、特に始動時に、水素ガス排出路62に排出された水素排ガスを、水素循環流路66を通って水素ガス供給路52に循環させる。   A hydrogen gas discharge path (off-gas pipe) 62 communicates with the hydrogen gas outlet 44 b of the fuel cell stack 12. The hydrogen gas discharge path 62 leads out hydrogen exhaust gas, which is hydrogen gas at least partially used in the anode electrode 34, from the fuel cell stack 12. A gas-liquid separator 64 is connected to the hydrogen gas discharge path 62, and an ejector 56 is connected via a hydrogen circulation channel 66 that branches from the downstream side of the gas-liquid separator 64. A hydrogen pump 68 is provided in the hydrogen circulation channel 66. The hydrogen pump 68 circulates the hydrogen exhaust gas discharged to the hydrogen gas discharge passage 62 through the hydrogen circulation passage 66 to the hydrogen gas supply passage 52 particularly at the time of starting.

水素ガス排出路62の下流には、パージ流路70の一端が連通するとともに、前記パージ流路70の途上には、パージ弁72が設けられる。気液分離器64の底部には、主に液体成分を含む流体を排出する排水流路74の一端が接続される。排水流路74の途上には、ドレイン弁76が配設される。燃料ガス供給装置14は、アノード流路の水素ガス圧力を検出するために、例えば、水素ガス供給路52に水素ガス入口44aの近傍に位置して圧力センサ77を備え、前記圧力センサ77の検出信号が制御部22に送られる。   One end of the purge flow path 70 communicates with the downstream of the hydrogen gas discharge path 62, and a purge valve 72 is provided in the middle of the purge flow path 70. One end of a drainage channel 74 for discharging a fluid mainly containing a liquid component is connected to the bottom of the gas-liquid separator 64. A drain valve 76 is disposed along the drainage flow path 74. In order to detect the hydrogen gas pressure in the anode flow path, the fuel gas supply device 14 includes, for example, a pressure sensor 77 located in the vicinity of the hydrogen gas inlet 44 a in the hydrogen gas supply path 52, and the detection by the pressure sensor 77. A signal is sent to the control unit 22.

酸化剤ガス供給装置16は、大気からの空気を圧縮して供給するエアポンプ78を備え、前記エアポンプ78が空気供給路(酸化剤ガス供給路)80に配設される。空気供給路80は、燃料電池スタック12に空気を供給する。   The oxidant gas supply device 16 includes an air pump 78 that compresses and supplies air from the atmosphere, and the air pump 78 is disposed in an air supply path (oxidant gas supply path) 80. The air supply path 80 supplies air to the fuel cell stack 12.

空気供給路80は、エアポンプ78の下流側に位置して供給側開閉弁(入口封止弁)82a及び加湿器84を配設するとともに、燃料電池スタック12の空気入口46aに連通する。空気供給路80には、加湿器84を跨いでバイパス供給路86が接続される。バイパス供給路86には、開閉弁88が設けられる。   The air supply path 80 is located on the downstream side of the air pump 78 and is provided with a supply-side on-off valve (inlet sealing valve) 82 a and a humidifier 84 and communicates with the air inlet 46 a of the fuel cell stack 12. A bypass supply path 86 is connected to the air supply path 80 across the humidifier 84. An open / close valve 88 is provided in the bypass supply path 86.

燃料電池スタック12の空気出口46bには、空気排出路(酸化剤ガス排出路)90が連通する。空気排出路90には、供給空気と排出空気との間で水分及び熱を交換する加湿器84、排出側開閉弁(出口封止弁)82b及び背圧弁92が配設される。空気排出路90は、カソード電極36で少なくとも一部が使用された空気である排出空気を、燃料電池スタック12から排出する。空気排出路90の下流には、パージ流路70の他端及び排水流路74の他端が接続され、希釈部を構成する。   An air discharge path (oxidant gas discharge path) 90 communicates with the air outlet 46 b of the fuel cell stack 12. The air discharge path 90 is provided with a humidifier 84 that exchanges moisture and heat between supply air and discharge air, a discharge-side on-off valve (outlet sealing valve) 82b, and a back pressure valve 92. The air discharge path 90 discharges exhaust air, which is air that is at least partially used by the cathode electrode 36, from the fuel cell stack 12. Downstream of the air discharge path 90, the other end of the purge flow path 70 and the other end of the drain flow path 74 are connected to form a dilution section.

空気供給路80と空気排出路90とには、供給側開閉弁82aの上流側と排出側開閉弁82bの下流側及び背圧弁92の下流側とに位置して、バイパス流路94の両端が連通する。バイパス流路94には、前記バイパス流路94を流通する空気の流量を調整するBP流量調整弁96が配設される。空気供給路80と空気排出路90とには、供給側開閉弁82aの下流側及び排出側開閉弁82bの上流側に位置して、空気循環流路98が連通する。空気循環流路98には、循環ポンプ100が配置される。循環ポンプ100は、空気排出路90に排出された排出空気を、空気循環流路98を通って空気供給路80に循環させる。   The air supply path 80 and the air discharge path 90 are located on both the upstream side of the supply side opening / closing valve 82a, the downstream side of the discharge side opening / closing valve 82b, and the downstream side of the back pressure valve 92. Communicate. The bypass flow path 94 is provided with a BP flow rate adjustment valve 96 that adjusts the flow rate of air flowing through the bypass flow path 94. An air circulation passage 98 is in communication with the air supply passage 80 and the air discharge passage 90 on the downstream side of the supply side opening / closing valve 82a and the upstream side of the discharge side opening / closing valve 82b. A circulation pump 100 is disposed in the air circulation channel 98. The circulation pump 100 circulates the exhaust air discharged to the air discharge passage 90 through the air circulation passage 98 to the air supply passage 80.

冷却媒体供給装置18は、燃料電池スタック12の冷却媒体入口48aに接続される冷却媒体供給路102を備え、前記冷却媒体供給路102の途上には、水ポンプ104が配置される。冷却媒体供給路102は、ラジエータ106に接続されるとともに、前記ラジエータ106には、冷却媒体出口48bに連通する冷却媒体排出路108が接続される。   The cooling medium supply device 18 includes a cooling medium supply path 102 connected to the cooling medium inlet 48 a of the fuel cell stack 12, and a water pump 104 is disposed in the middle of the cooling medium supply path 102. The cooling medium supply path 102 is connected to a radiator 106, and the radiator 106 is connected to a cooling medium discharge path 108 communicating with the cooling medium outlet 48b.

このように構成される燃料電池システム10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below.

燃料ガス供給装置14では、水素タンク50から水素ガス供給路52に水素ガスが供給される。この水素ガスは、インジェクタ54及びエゼクタ56を通って燃料電池スタック12の水素ガス入口44aに供給される。水素ガスは、水素ガス入口44aから水素ガス流路38に導入され、前記水素ガス流路38に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体26のアノード電極34に供給される。   In the fuel gas supply device 14, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 50 to the hydrogen gas supply path 52. This hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas inlet 44 a of the fuel cell stack 12 through the injector 54 and the ejector 56. The hydrogen gas is introduced into the hydrogen gas flow path 38 from the hydrogen gas inlet 44 a, and is supplied to the anode electrode 34 of the electrolyte membrane / electrode structure 26 by moving along the hydrogen gas flow path 38.

酸化剤ガス供給装置16では、エアポンプ78の回転作用下に、空気供給路80に空気が送られる。この空気は、加湿器84を通って加湿された後、燃料電池スタック12の空気入口46aに供給される。空気は、空気入口46aから空気流路40に導入され、前記空気流路40に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体26のカソード電極36に供給される。   In the oxidant gas supply device 16, air is sent to the air supply path 80 under the rotating action of the air pump 78. This air is humidified through the humidifier 84 and then supplied to the air inlet 46 a of the fuel cell stack 12. Air is introduced into the air flow path 40 from the air inlet 46 a, and is supplied to the cathode electrode 36 of the electrolyte membrane / electrode structure 26 by moving along the air flow path 40.

従って、各電解質膜・電極構造体26では、アノード電極34に供給される水素ガスと、カソード電極36に供給される空気中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Accordingly, in each electrolyte membrane / electrode structure 26, hydrogen gas supplied to the anode electrode 34 and oxygen in the air supplied to the cathode electrode 36 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is done.

また、冷却媒体供給装置18では、水ポンプ104の作用下に、冷却媒体供給路102から燃料電池スタック12の冷却媒体入口48aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。冷却媒体は、冷却媒体流路42に沿って流動し、発電セル24を冷却した後、冷却媒体出口48bから冷却媒体排出路108に排出される。   In the cooling medium supply device 18, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied from the cooling medium supply path 102 to the cooling medium inlet 48 a of the fuel cell stack 12 under the action of the water pump 104. The cooling medium flows along the cooling medium flow path 42, cools the power generation cell 24, and then is discharged from the cooling medium outlet 48 b to the cooling medium discharge path 108.

次いで、アノード電極34に供給されて一部が消費された水素ガスは、水素ガス出口44bから水素ガス排出路62に排出される。水素ガスは、水素ガス排出路62から水素循環流路66に導入され、エゼクタ56の吸引作用下に水素ガス供給路52に循環される。水素ガス排出路62に排出された水素ガスは、必要に応じて、パージ弁72の開放作用下に外部に排出(パージ)される。   Next, the hydrogen gas partially consumed by being supplied to the anode electrode 34 is discharged from the hydrogen gas outlet 44 b to the hydrogen gas discharge path 62. Hydrogen gas is introduced from the hydrogen gas discharge path 62 to the hydrogen circulation path 66 and is circulated to the hydrogen gas supply path 52 under the suction action of the ejector 56. The hydrogen gas discharged to the hydrogen gas discharge path 62 is discharged (purged) to the outside under the opening action of the purge valve 72 as necessary.

同様に、カソード電極36に供給されて一部が消費された空気は、空気出口46bから空気排出路90に排出される。空気は、加湿器84を通って空気供給路80から供給される新たな空気を加湿するとともに、背圧弁92の設定圧力に調整された後、希釈部に排出される。なお、空気排出路90に排出された空気は、必要に応じて、循環ポンプ100の作用下に空気循環流路98を通って空気供給路80に循環する。   Similarly, air that is supplied to the cathode electrode 36 and partially consumed is discharged from the air outlet 46 b to the air discharge path 90. The air humidifies new air supplied from the air supply path 80 through the humidifier 84 and is adjusted to the set pressure of the back pressure valve 92 and then discharged to the dilution unit. In addition, the air discharged | emitted by the air exhaust path 90 circulates to the air supply path 80 through the air circulation flow path 98 under the effect | action of the circulation pump 100 as needed.

次いで、本実施形態に係る燃料電池システム10の停止制御方法について、図2に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。   Next, a stop control method for the fuel cell system 10 according to the present embodiment will be described below along the flowchart shown in FIG.

例えば、イグニッションスイッチ(IG)がオフされて、燃料電池システム10の運転停止要求がなされると(ステップS1中、YES)、ステップS2に進んで、圧力センサ77を介して、アノード流路の水素ガス圧力(燃料ガス圧力)(アノード圧力)が検出される。次に、ステップS3では、制御部22により、検出された水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力(設定燃料ガス圧力)と比較される。設定水素ガス圧力は、通常の発電停止処理を施すことが可能な基準圧力である。水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回った状態で、発電停止処理に移行すると、カソード流路側が封止された際、水素ガス圧力と前記カソード流路の空気圧力との極間差圧が増大して不具合が発生するおそれがある。   For example, when the ignition switch (IG) is turned off and the operation stop request of the fuel cell system 10 is made (YES in step S1), the process proceeds to step S2, and the hydrogen in the anode channel is passed through the pressure sensor 77. Gas pressure (fuel gas pressure) (anode pressure) is detected. Next, in step S3, the control unit 22 compares the detected hydrogen gas pressure with a set hydrogen gas pressure (set fuel gas pressure). The set hydrogen gas pressure is a reference pressure at which normal power generation stop processing can be performed. When the hydrogen gas pressure exceeds the set hydrogen gas pressure and the process proceeds to the power generation stop process, the pressure difference between the hydrogen gas pressure and the air pressure in the cathode channel is reduced when the cathode channel side is sealed. There is a risk of increasing the number of defects.

そこで、検出された水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回ると判断された際(ステップS3中、YES)、ステップS4に進んで、燃料電池スタック12からの出力電流(電力)がバッテリ20に充電可能であるか否かが判断される。バッテリ20に充電可能であるか否かは、前記バッテリ20の充電状態、例えば、充電率(SOC)や故障情報等に基づいて判断される。   Therefore, when it is determined that the detected hydrogen gas pressure exceeds the set hydrogen gas pressure (YES in step S3), the process proceeds to step S4, and the output current (electric power) from the fuel cell stack 12 is supplied to the battery 20. It is determined whether or not charging is possible. Whether or not the battery 20 can be charged is determined based on the state of charge of the battery 20, for example, the charging rate (SOC) or failure information.

バッテリ20に充電可能であると判断されると(ステップS4中、YES)、ステップS5に進み、水素消費発電処理及びバッテリ充電処理が遂行される。図3に示すように、水素消費発電処理では、発電停止処理(O2リーン)の電流値よりも高い電流値で、燃料電池スタック12の発電を継続している。 If it is determined that the battery 20 can be charged (YES in step S4), the process proceeds to step S5, where hydrogen consumption power generation processing and battery charging processing are performed. As shown in FIG. 3, in the hydrogen consumption power generation process, the fuel cell stack 12 continues to generate power at a current value higher than the current value of the power generation stop process (O 2 lean).

水素消費発電処理は、燃料電池スタック12のアノード流路に残存する水素ガスと、エアポンプ78の回転作用下に前記燃料電池スタック12のカソード流路に供給される空気とにより、上記の通常発電と同様に行われる。なお、エアポンプ78の回転数は、通常発電時の回転数よりも低く且つ発電停止処理時の回転数よりも高く設定され、発電電流は、通常発電時の発電電流よりも低くなる。燃料電池スタック12から出力される電流は、バッテリ20に充電されることにより、水素消費が促進される。   The hydrogen consuming power generation process includes the above-described normal power generation using the hydrogen gas remaining in the anode flow path of the fuel cell stack 12 and the air supplied to the cathode flow path of the fuel cell stack 12 under the rotating action of the air pump 78. The same is done. The rotational speed of the air pump 78 is set lower than the rotational speed during normal power generation and higher than the rotational speed during power generation stop processing, and the generated current is lower than the generated current during normal power generation. The current output from the fuel cell stack 12 is charged in the battery 20, thereby promoting hydrogen consumption.

ここで、エアポンプ78の回転数が低下される際、前記エアポンプ78の回生を禁止している。通常発電時は、エアポンプ78の回転数が低下される際、モータと同様に回生電力を発生させてバッテリ20に充電することにより、電力効率を向上させている。これに対して、本願の停止制御では、水素ガス圧力を低下させるための発電を継続させるため、できるだけバッテリ20のSOCが上昇しないように、エアポンプ78の回生を禁止している。   Here, when the rotation speed of the air pump 78 is reduced, the regeneration of the air pump 78 is prohibited. During normal power generation, when the rotation speed of the air pump 78 is reduced, the power efficiency is improved by generating regenerative power and charging the battery 20 in the same manner as the motor. On the other hand, in the stop control of the present application, regeneration of the air pump 78 is prohibited so that the SOC of the battery 20 does not increase as much as possible in order to continue power generation for reducing the hydrogen gas pressure.

水素消費発電処理により、燃料電池スタック12のアノード流路に残存する水素ガスが消費され、水素ガス圧力が低下する。そして、ステップS3に戻って、検出された水素ガス圧力が、設定燃料ガス圧力以下であると判断された際(ステップS3中、NO)、ステップS6に進んで、発電停止処理が行われる。   By the hydrogen consuming power generation process, the hydrogen gas remaining in the anode flow path of the fuel cell stack 12 is consumed, and the hydrogen gas pressure is reduced. Then, returning to step S3, when it is determined that the detected hydrogen gas pressure is equal to or lower than the set fuel gas pressure (NO in step S3), the process proceeds to step S6, and the power generation stop process is performed.

発電停止処理は、図1に示すように、供給側開閉弁82a及び排出側開閉弁82bがともに閉弁され、燃料電池スタック12のカソード流路が封止される。そして、エアポンプ78の回転数が、水素消費発電時の回転数よりも低く設定され、発電電流は、前記水素消費発電時の発電電流よりも低くなる。アノード流路からパージされる水素量が減少するため、エアポンプ78の回転数を低下させ、水素を希釈する空気量を減少させている。このため、燃料電池スタック12では、封止されたカソード流路に残存する空気中の酸素と、封止されたアノード流路に残存する水素ガスとが、電気化学反応により消費される。従って、カソード流路では、酸素が希薄な窒素リッチ、すなわち、O2リーンに移行する。 In the power generation stop process, as shown in FIG. 1, both the supply-side on / off valve 82a and the discharge-side on / off valve 82b are closed, and the cathode flow path of the fuel cell stack 12 is sealed. And the rotation speed of the air pump 78 is set lower than the rotation speed at the time of hydrogen consumption power generation, and the generated current becomes lower than the generation current at the time of hydrogen consumption power generation. Since the amount of hydrogen purged from the anode flow path decreases, the number of revolutions of the air pump 78 is reduced, and the amount of air that dilutes hydrogen is decreased. For this reason, in the fuel cell stack 12, oxygen in the air remaining in the sealed cathode flow path and hydrogen gas remaining in the sealed anode flow path are consumed by the electrochemical reaction. Therefore, in the cathode flow path, oxygen shifts to a lean nitrogen rich, that is, O 2 lean.

一方、ステップS4において、燃料電池スタック12からの出力電流がバッテリ20に充電可能でないと判断されると(ステップS4中、NO)、ステップS7に進んで、水素消費発電処理及びエアポンプ回転数増加処理が遂行される。エアポンプ回転数増加処理は、エアポンプ78の回転数を増加させることにより、補機負荷を上げて燃料電池スタック12からの出力電流を消費させる処理である。   On the other hand, if it is determined in step S4 that the output current from the fuel cell stack 12 cannot be charged to the battery 20 (NO in step S4), the process proceeds to step S7, where hydrogen consumption power generation processing and air pump rotation speed increase processing are performed. Is carried out. The air pump rotation speed increasing process is a process of increasing the load on the auxiliary machine and consuming the output current from the fuel cell stack 12 by increasing the rotation speed of the air pump 78.

エアポンプ78の回転数を増加させると、燃料電池スタック12のカソード流路に供給される空気量が増加する。そこで、図4に示すように、BP流量調整弁96を制御して、空気供給路80からバイパス流路94に流入する空気量が調整される。これにより、エアポンプ78の回転数の増加により増量された空気は、燃料電池スタック12をバイパスしてバイパス流路94に流入することができる。   When the rotation speed of the air pump 78 is increased, the amount of air supplied to the cathode flow path of the fuel cell stack 12 increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the amount of air flowing from the air supply path 80 into the bypass flow path 94 is adjusted by controlling the BP flow rate adjusting valve 96. Thereby, the air increased by the increase in the rotation speed of the air pump 78 can bypass the fuel cell stack 12 and flow into the bypass flow path 94.

この場合、本実施形態では、イグニッションスイッチ(IG)がオフされた際、アノード流路の水素ガス圧力が、設定水素ガス圧力を上回ると、発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、燃料電池スタック12の発電が継続される。このため、水素消費発電処理において、アノード流路に残存する水素ガスは、空気中の酸素とともに発電により消費され、アノード流路側の水素ガス圧力及びカソード流路側の空気圧力が低下する。   In this case, in this embodiment, when the ignition switch (IG) is turned off, if the hydrogen gas pressure in the anode flow path exceeds the set hydrogen gas pressure, the fuel value is higher than the current value of the power generation stop process. The power generation of the battery stack 12 is continued. For this reason, in the hydrogen consuming power generation process, the hydrogen gas remaining in the anode flow path is consumed by power generation together with oxygen in the air, and the hydrogen gas pressure on the anode flow path side and the air pressure on the cathode flow path side are reduced.

従って、図3に示すように、発電停止処理に移行してカソード流路が封止される際に、前記カソード流路側の空気圧力とアノード流路側の水素圧力との極間差圧を減少させることが可能になる。これにより、簡単な制御で、アノード流路側とカソード流路側との極間差圧が増大することを確実に抑制することができ、例えば、固体高分子電解質膜32の損傷を抑制して燃料電池スタック12を良好に保護することが可能になるという効果が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 3, when the cathode flow path is sealed after shifting to the power generation stop process, the inter-electrode differential pressure between the air pressure on the cathode flow path side and the hydrogen pressure on the anode flow path side is reduced. It becomes possible. Thereby, it is possible to reliably suppress an increase in the differential pressure between the anode channel side and the cathode channel side with simple control. For example, it is possible to suppress damage to the solid polymer electrolyte membrane 32 and to reduce the fuel cell. An effect is obtained that the stack 12 can be well protected.

さらに、水素消費発電処理時に出力される電流は、可能であれば、バッテリ20に充電されて発電の負荷を上げることができ、水素消費量を増加させることが可能になる。一方、水素消費発電処理時に出力される電流は、エアポンプ78の回転数を増加させるために用いることができ、補機負荷を上げて水素消費量を増加させることが可能になる。このため、水素消費発電処理が迅速且つ効率的に遂行される。   Further, if possible, the current output during the hydrogen consumption power generation process can be charged in the battery 20 to increase the load of power generation, and the hydrogen consumption can be increased. On the other hand, the current output during the hydrogen consumption power generation process can be used to increase the rotational speed of the air pump 78, and the hydrogen consumption can be increased by increasing the auxiliary load. For this reason, hydrogen consumption power generation processing is performed quickly and efficiently.

さらにまた、エアポンプ78の回転数が増加される際には、BP流量調整弁96を制御して、空気供給路80からバイパス流路94に流入する空気量が調整される。従って、燃料電池スタック12のカソード流路には、必要以上の空気が供給されることがなく、電解質膜・電極構造体26を構成する固体高分子電解質膜32が乾燥することを良好に抑制することができる。   Furthermore, when the rotation speed of the air pump 78 is increased, the BP flow rate adjusting valve 96 is controlled to adjust the amount of air flowing from the air supply path 80 into the bypass flow path 94. Accordingly, the cathode flow path of the fuel cell stack 12 is not supplied with air more than necessary, and the solid polymer electrolyte membrane 32 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 26 is well suppressed from drying. be able to.

10…燃料電池システム 12…燃料電池スタック
14…燃料ガス供給装置 16…酸化剤ガス供給装置
18…冷却媒体供給装置 20…バッテリ
22…制御部 24…発電セル
26…電解質膜・電極構造体 28、30…セパレータ
32…固体高分子電解質膜 34…アノード電極
36…カソード電極 38…水素ガス流路
40…空気流路 50…水素タンク
52…水素ガス供給路 78…エアポンプ
80…空気供給路 82a…供給側開閉弁
82b…排出側開閉弁 84…加湿器
90…空気排出路 92…背圧弁
94…バイパス流路 96…BP流量調整弁
98…空気循環流路 100…循環ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell stack 14 ... Fuel gas supply apparatus 16 ... Oxidant gas supply apparatus 18 ... Cooling medium supply apparatus 20 ... Battery 22 ... Control part 24 ... Power generation cell 26 ... Electrolyte membrane and electrode structure 28, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Separator 32 ... Solid polymer electrolyte membrane 34 ... Anode electrode 36 ... Cathode electrode 38 ... Hydrogen gas flow path 40 ... Air flow path 50 ... Hydrogen tank 52 ... Hydrogen gas supply path 78 ... Air pump 80 ... Air supply path 82a ... Supply Side open / close valve 82b ... Discharge side open / close valve 84 ... Humidifier 90 ... Air discharge passage 92 ... Back pressure valve 94 ... Bypass flow passage 96 ... BP flow rate adjustment valve 98 ... Air circulation flow passage 100 ... Circulation pump

Claims (5)

固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極との間で挟持する電解質膜・電極構造体を備えるとともに、アノード流路を介して前記アノード電極に供給される燃料ガスと、カソード流路を介して前記カソード電極に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により、発電する燃料電池と、
前記燃料ガスを前記アノード流路に供給する燃料ガス供給装置と、
前記酸化剤ガスを前記カソード流路に供給する酸化剤ガス供給装置と、
を備える燃料電池システムの停止制御方法であって、
前記燃料電池システムの運転停止要求がなされた際、前記アノード流路の燃料ガス圧力を検出する工程と、
検出された前記燃料ガス圧力が、設定燃料ガス圧力以下であると判断された際、前記燃料電池システムに発電停止処理を施す工程と、
検出された前記燃料ガス圧力が、前記設定燃料ガス圧力を上回ると判断された際、前記発電停止処理の電流値よりも高い電流値で、前記燃料電池の発電を継続する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
Provided with an electrolyte membrane / electrode structure for sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode, a fuel gas supplied to the anode electrode via an anode channel, and a cathode channel A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction with an oxidant gas supplied to the cathode electrode;
A fuel gas supply device for supplying the fuel gas to the anode channel;
An oxidant gas supply device for supplying the oxidant gas to the cathode channel;
A stop control method for a fuel cell system comprising:
A step of detecting a fuel gas pressure in the anode channel when an operation stop request of the fuel cell system is made;
When it is determined that the detected fuel gas pressure is equal to or lower than a set fuel gas pressure, a step of performing a power generation stop process on the fuel cell system;
Continuing the power generation of the fuel cell at a current value higher than the current value of the power generation stop process when it is determined that the detected fuel gas pressure exceeds the set fuel gas pressure;
A stop control method for a fuel cell system, comprising:
請求項1記載の停止制御方法であって、前記燃料電池の発電を継続する際、前記酸化剤ガス供給装置を構成するエアポンプの回転数を、前記発電停止処理時の電流値に対応する回転数よりも高く設定することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。   2. The stop control method according to claim 1, wherein, when the power generation of the fuel cell is continued, the rotation speed of the air pump constituting the oxidant gas supply device is set to a rotation speed corresponding to a current value during the power generation stop process. A stop control method for a fuel cell system, wherein the stop control method is set higher. 請求項2記載の停止制御方法であって、前記酸化剤ガス供給装置は、前記エアポンプから吐出される前記酸化剤ガスを、前記燃料電池をバイパスして排出させるバイパス流路を備え、
前記エアポンプの回転数が高く設定される際、該エアポンプから吐出される前記酸化剤ガスの一部を、前記バイパス流路に流通させることを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
3. The stop control method according to claim 2, wherein the oxidant gas supply device includes a bypass flow path for bypassing the fuel cell and discharging the oxidant gas discharged from the air pump.
A stop control method for a fuel cell system, wherein when the rotation speed of the air pump is set high, a part of the oxidant gas discharged from the air pump is circulated through the bypass passage.
請求項2又は3記載の停止制御方法であって、前記エアポンプの回転数を低下させる際、回生を禁止することを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。   4. The stop control method for a fuel cell system according to claim 2, wherein regeneration is prohibited when the rotational speed of the air pump is reduced. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の停止制御方法であって、前記酸化剤ガス供給装置は、前記燃料電池の酸化剤ガス入口及び酸化剤ガス出口に連通する入口封止弁及び出口封止弁を備え、
前記燃料電池の発電が継続される際、前記燃料ガス圧力が低下して該前記燃料ガス圧力と前記カソード流路の酸化剤ガス圧力との極間差圧が許容範囲内になった時、前記入口封止弁及び前記出口封止弁を閉弁させることを特徴とする燃料電池システムの停止制御方法。
The stop control method according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxidant gas supply device includes an inlet sealing valve and an outlet communicating with an oxidant gas inlet and an oxidant gas outlet of the fuel cell. With a sealing valve,
When the power generation of the fuel cell is continued, when the fuel gas pressure decreases and the pressure difference between the fuel gas pressure and the oxidant gas pressure of the cathode flow path falls within an allowable range, A stop control method for a fuel cell system, wherein an inlet sealing valve and the outlet sealing valve are closed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020119864A (en) * 2019-01-28 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
CN111682243A (en) * 2020-05-30 2020-09-18 同济大学 Quick cold start system and quick cold start method for fuel cell
JP7439794B2 (en) 2021-05-28 2024-02-28 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019314A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Toyota Motor Corp Fuel cell vehicle
JP2012185996A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Honda Motor Co Ltd Operation shutdown method of fuel cell system
JP2012234781A (en) * 2011-05-09 2012-11-29 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and control method thereof
JP2013149538A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system operation stopping method and fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019314A (en) * 2009-07-07 2011-01-27 Toyota Motor Corp Fuel cell vehicle
JP2012185996A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Honda Motor Co Ltd Operation shutdown method of fuel cell system
JP2012234781A (en) * 2011-05-09 2012-11-29 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and control method thereof
JP2013149538A (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system operation stopping method and fuel cell system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020119864A (en) * 2019-01-28 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
US11450867B2 (en) 2019-01-28 2022-09-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP7163794B2 (en) 2019-01-28 2022-11-01 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system
CN111682243A (en) * 2020-05-30 2020-09-18 同济大学 Quick cold start system and quick cold start method for fuel cell
JP7439794B2 (en) 2021-05-28 2024-02-28 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

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