JP2019029350A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において開示する技術は、燃料電池に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a fuel cell.
燃料電池を備える車両において、イグニッションがオフ状態の際に、燃料電池内に残留する酸素を発電によって消費する処理を含む劣化抑制処理が行なわれる技術が、開示されている(例えば、特許文献1参照)。なお、イグニッションは、本来は内燃機関の点火を意味し、燃料電池システムにおいては、必ずしも適当な用語ではない。しかしながら、当業者にとり、イグニッションスイッチといえば、車両の起動スイッチを意味するものとして長年用いられてきたものであるため、特許文献1でも、車両の起動スイッチ(ひいては、燃料電池発電開始スイッチ)としての操作子の意味で、イグニッションの語をそのまま用いているものと考えられる。
In a vehicle equipped with a fuel cell, a technology is disclosed in which deterioration suppression processing including processing for consuming oxygen remaining in the fuel cell by power generation is performed when the ignition is off (see, for example, Patent Document 1). ). The ignition originally means ignition of the internal combustion engine, and is not necessarily an appropriate term in the fuel cell system. However, for those skilled in the art, since an ignition switch has been used for many years to mean a vehicle start switch,
燃料電池において、異常電位の発生により、電極の劣化が生じる可能性がある。本明細書では、燃料電池の発電停止の状態において、異常電位の発生を抑制するのに適切な量の水素を供給する技術を提供する。 In a fuel cell, electrode deterioration may occur due to the occurrence of an abnormal potential. The present specification provides a technique for supplying an appropriate amount of hydrogen to suppress the occurrence of an abnormal potential in a state where power generation of a fuel cell is stopped.
本明細書に開示される技術は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in the present specification has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.
(1)本明細書に開示される技術の一形態によれば、燃料電池と、前記燃料電池にアノードガスとしての水素を供給するアノードガス供給部と、前記燃料電池にカソードガスを供給するカソードガス供給部と、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、前記燃料電池のカソード電位を計測する電位計測部と、を備える燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止させる停止処理を実施した後、前記燃料電池のアノード側に残存する前記水素の推定量である残水素推定量が、閾値より小さい場合に、前記閾値と前記残水素推定量との差分に応じた第1供給量の前記水素を、前記アノードガス供給部に供給させる水素供給処理を、n回(nは1以上の自然数)実施し、n回目の前記水素供給処理において取得された前記カソード電位が、補正条件を満たす場合に、前記制御部は、前記n回目の水素供給処理における前記水素の供給前に、前記残水素推定量を減じて前記残水素推定量とする補正を行ない、前記補正条件は、n=1のとき、n回目の前記水素供給処理において取得された前記カソード電位が、前記停止処理において取得された前記カソード電位より高いことであり、n≧2のとき、n回目の前記水素供給処理において取得された前記カソード電位が、(n−1)回目の前記水素供給処理において取得された前記カソード電位より高いことである。 (1) According to one form of the technique disclosed in this specification, a fuel cell, an anode gas supply unit that supplies hydrogen as an anode gas to the fuel cell, and a cathode that supplies a cathode gas to the fuel cell A fuel cell system is provided that includes a gas supply unit, a control unit that controls the operation of the fuel cell, and a potential measurement unit that measures the cathode potential of the fuel cell. In this fuel cell system, the control unit performs a stop process for stopping the power generation of the fuel cell, and then an estimated residual hydrogen amount that is an estimated amount of hydrogen remaining on the anode side of the fuel cell is greater than a threshold value. When it is small, a hydrogen supply process for supplying the anode gas supply unit with the first supply amount of the hydrogen corresponding to the difference between the threshold value and the estimated residual hydrogen amount is performed n times (n is a natural number of 1 or more). When the cathode potential acquired in the n-th hydrogen supply process satisfies the correction condition, the control unit estimates the remaining hydrogen before supplying the hydrogen in the n-th hydrogen supply process. A correction is made to reduce the amount to the estimated remaining hydrogen amount. When the correction condition is n = 1, the cathode potential acquired in the nth hydrogen supply process is taken in the stop process. The cathode potential acquired in the n-th hydrogen supply process when n ≧ 2, the cathode potential acquired in the (n−1) -th hydrogen supply process. It is higher than the potential.
この形態の燃料電池システムでは、水素供給処理において取得されたカソード電位が、補正条件を満たす場合に、水素の供給前に残水素推定量を減じる補正が行なわれる。水素供給処理において水素が供給される場合は、閾値と残水素推定量との差分に応じた第1供給量の水素を供給させるため、残水素推定量を減じる補正を行なうと、補正前の残水素推定量を用いた供給量より多い水素が供給される。水素供給処理において取得されたカソード電位が、補正条件を満たす場合は、異常電位が発生する可能性がある。すなわち、燃料電池内に残存する水素が欠乏している可能性がある。上記補正により、補正しない場合より多くの水素が供給されることにより、水素の欠乏が解消される。その結果、異常電位の発生が抑制される。また、燃料電池内に残存する酸素が消費され、電極の劣化が抑制される。すなわち、この形態の燃料電池システムによれば、異常電位の発生を抑制するのに適正な量の水素が供給される。 In the fuel cell system of this embodiment, when the cathode potential acquired in the hydrogen supply process satisfies the correction condition, correction for reducing the estimated residual hydrogen amount is performed before supplying hydrogen. When hydrogen is supplied in the hydrogen supply process, in order to supply the first supply amount of hydrogen according to the difference between the threshold value and the estimated residual hydrogen amount, if the correction for reducing the estimated residual hydrogen amount is performed, the residual amount before correction is performed. More hydrogen is supplied than the supply using the estimated amount of hydrogen. If the cathode potential acquired in the hydrogen supply process satisfies the correction condition, an abnormal potential may occur. That is, hydrogen remaining in the fuel cell may be deficient. By the above correction, a deficiency of hydrogen is eliminated by supplying more hydrogen than without correction. As a result, generation of abnormal potential is suppressed. Further, oxygen remaining in the fuel cell is consumed, and electrode deterioration is suppressed. That is, according to the fuel cell system of this embodiment, an appropriate amount of hydrogen is supplied to suppress the occurrence of abnormal potential.
(2)上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記停止処理において、前記カソードガスの供給停止後、前記閾値以下の量である第2供給量の水素を供給した後、水素の供給を停止させてもよい。このようにすると、停止処理において水素を供給しない場合と比較して、燃料電池における水素の欠乏による異常電位の発生を、より抑制することができる。また、第2供給量が閾値以下であるため、酸素を消費させつつ、水素の供給過多による燃費の悪化を抑制することができる。 (2) In the fuel cell system of the above aspect, the control unit supplies hydrogen after supplying a second supply amount of hydrogen that is equal to or less than the threshold value after stopping the supply of the cathode gas in the stop process. May be stopped. In this way, it is possible to further suppress the occurrence of an abnormal potential due to the lack of hydrogen in the fuel cell as compared with the case where hydrogen is not supplied in the stop process. Moreover, since the 2nd supply amount is below a threshold value, the deterioration of the fuel consumption by excessive supply of hydrogen can be suppressed, consuming oxygen.
(3)上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池のアノード側の全圧であるアノード全圧を計測する圧力計測部を備え、前記制御部は、予め実験的に求められた前記アノード全圧と前記アノード側に存在する水素以外の気体の分圧との関係を示すアノード側圧力情報を備え、前記水素供給処理において取得された前記アノード全圧と、前記アノード側圧力情報とを用いて、前記残水素推定量を算出してもよい。このようにすると、容易に、残水素推定量を算出することができる。 (3) In the fuel cell system of the above aspect, the fuel cell system further includes a pressure measuring unit that measures an anode total pressure that is a total pressure on the anode side of the fuel cell, and the control unit is configured to experimentally obtain the anode Anode pressure information indicating the relationship between the total pressure and the partial pressure of a gas other than hydrogen existing on the anode side is provided, and the anode total pressure acquired in the hydrogen supply process and the anode side pressure information are used. Then, the estimated residual hydrogen amount may be calculated. In this way, the estimated residual hydrogen amount can be easily calculated.
(4)上記形態の燃料電池システムにおいて、前記n回目の前記水素供給処理において推定される前記残水素推定量である第n残水素推定量VHnは、n=1のとき式(1)によって算出され、n≧2のとき式(2)によって算出される、燃料電池システム。VHn=((P(n)−Pp)/P(n))×V…式(1)。VHn=VHn−1−(ΔP/Pav)×V…式(2)。但し、前記n回目の前記水素供給処理において取得された第nアノード全圧をP(n)とし、前記アノード側圧力情報における第1アノード全圧P(1)に対応する水素以外の気体の分圧をPpとし、前記アノード側の体積をVとし、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との差分をΔPとし、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との平均をPavとする。
このようにすると、より正確に残水素推定量を推定することができる。
(4) In the fuel cell system of the above embodiment, the n residual hydrogen estimate VH n is the residual hydrogen estimator estimated in the hydrogen supplying process of the n-th, depending when n = 1 formula (1) A fuel cell system that is calculated and is calculated by the equation (2) when n ≧ 2. VH n = ((P (n ) -Pp) / P (n)) × V ... formula (1). VH n = VH n-1 - (ΔP / Pav) × V ... formula (2). However, the n-th total anode pressure acquired in the n-th hydrogen supply process is defined as P (n), and the fraction of gas other than hydrogen corresponding to the first total anode pressure P (1) in the anode-side pressure information. The pressure is Pp, the anode side volume is V, the difference between the nth anode total pressure value P (n) and the (n−1) th anode total pressure value P (n−1) is ΔP, and the nth An average of the anode total pressure value P (n) and the (n−1) th anode total pressure value P (n−1) is defined as Pav.
In this way, the estimated amount of residual hydrogen can be estimated more accurately.
なお、本明細書に開示される技術は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池システムを搭載した移動体、燃料電池システムの制御方法等の形態で実現することができる。 The technology disclosed in this specification can be realized in various modes. For example, it can be realized in the form of a mobile body equipped with a fuel cell system, a control method of the fuel cell system, and the like.
A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池システム700を模式的に示す説明図である。燃料電池システム700は、燃料電池600と、FC冷却部500と、アノードガス供給部200と、カソードガス供給部100と、負荷接続部800と、制御部400と、を備える。燃料電池システム700は、車両の動力源として車両に搭載されるものとしてもよく、定置型の燃料電池システムとしてもよい。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a
燃料電池600は、発電体としての単セル(不図示)を複数積層したスタック構造を有している。本実施形態では、燃料電池600は固体高分子形燃料電池としているが、他種の燃料電池を用いてもよい。燃料電池600の電極触媒の担体として、カーボン材料が用いられている。燃料電池600の出力電圧は、各単セルの性能と、積層する単セルの数と、燃料電池600の運転条件(温度や湿度等)によって変更される。本実施形態では、発電効率が最も高くなる運転ポイントで燃料電池600を発電させたときの燃料電池600の出力電圧は、約280Vとなっている。
The
燃料電池600には、単セルのカソード電位を計測する電位計測部300が、各単セルに設けられている。各電位計測部300により計測されたカソード電位は、制御部400に出力される。
The
FC冷却部500は、冷媒供給管510と、冷媒排出管520と、ラジエータ530と、バイパス管540と、三方弁545と、冷媒ポンプ570と、を備える。冷媒としては、例えば、水、エチレングリコール等の不凍水、空気などが用いられる。冷媒ポンプ570は、冷媒供給管510に設けられており、冷媒を燃料電池600に供給する。三方弁545は、ラジエータ530とバイパス管540への冷媒の流量を調節するための弁である。ラジエータ530には、ラジエータファン535が設けられている。
The FC
アノードガス供給部200は、アノードガスタンク210と、アノードガス供給管220と、アノードガス還流管230と、主止弁250と、調圧弁260と、圧力計測部270と、アノードガスポンプ280と、気液分離器290と、排気排水弁295と、排気排水管240とを備える。本実施形態では、アノードガスとして水素を用いる例を示す。アノードガスタンク210は、例えば高圧の水素ガスを貯蔵している。アノードガスタンク210は、アノードガス供給管220を介して燃料電池600と接続されている。アノードガス供給管220には、アノードガスタンク210側から、主止弁250と、調圧弁260と、圧力計測部270とがこの順に設けられている。主止弁250は、アノードガスタンク210からのアノードガスの供給をオン、オフする。調圧弁260は、燃料電池600に供給されるアノードガスの圧力を調整する。圧力計測部270は、アノードガス供給管220内の圧力を測定する。本実施形態では、アノード側の全圧として、圧力計測部270の検出値を用いている。
The anode
アノードガス還流管230は、燃料電池600とアノードガス供給管220とに接続され、燃料電池600から排出されたアノード排ガスをアノードガス供給管220に還流させる。アノードガス還流管230には、気液分離器290と、アノードガスポンプ280とが設けられている。気液分離器290は、燃料電池600から排出された液水混じりのアノード排ガスから液水を分離する。また、アノード排ガスに含まれる不純物ガス、例えば窒素ガスも液水とともに分離される。未使用の水素ガスを含むアノード排ガスは、アノードガスポンプ280によって駆動され、アノードガス供給管220に還流される。分離された液水と窒素ガスは、気液分離器290に接続された排気排水弁295と排気排水管240を通過してシステム外に放出される。
The anode
カソードガス供給部100は、カソードガス供給管101と、バイパス管103と、カソードガス排出管104と、エアクリーナ110と、インタークーラー120と、分流弁130と、調圧弁140と、サイレンサー150と、エアコンプレッサ160とを備える。カソードガス供給部100は、エアコンプレッサ160によって空気(カソードガス)をシステム内に取り組み、燃料電池600に供給した後、未使用の空気(カソード排ガス)をシステム外に排出する。
The cathode
カソードガス供給管101は、外部から空気を取り込んで、カソードガスとして燃料電池600に供給する。カソードガス供給管101には、エアクリーナ110と、大気圧センサ350と、外気温センサ360と、エアフローメータ370と、エアコンプレッサ160と、インタークーラー120と、分流弁130と、供給ガス温度センサ380と、供給ガス圧力センサ390とが設けられている。エアクリーナ110は、上流側からカソードガスを取り込んでカソードガスから塵埃を除去し、下流側に送出する。大気圧センサ350は、大気圧を測定する。外気温センサ360は、取り込む前のカソードガスの温度を測定する。エアフローメータ370は、外部からカソードガス供給管101に内に取り込まれたカソードガスの量を測定する。エアコンプレッサ160は、上流側から供給されたカソードガスを圧縮して、下流側に送出する。インタークーラー120は、エアコンプレッサ160によって圧縮され、温度が上昇したカソードガスを冷却する。冷却後のカソードガスが、燃料電池600に供給される。供給ガス温度センサ380は、燃料電池600に供給されるカソードガスの温度を測定する。供給ガス圧力センサ390は、燃料電池600に供給されるカソードガスの圧力を測定する。分流弁130は、バイパス管103に接続され、カソードガスを燃料電池600と、バイパス管103とに分流する。
The cathode
カソードガス排出管104は、燃料電池600からカソードの排ガスを受け取って、外部に排出する。カソードガス排出管104には、調圧弁140が設けられている。調圧弁140の下流側のカソードガス排出管104には、バイパス管103の下流部分が接続されている。調圧弁140は、燃料電池600におけるカソードガスの圧力を調整する。カソードガス排出管104の下流側には、アノードガス供給部200の排気排水管240の下流部分が接続されている。カソードガス排出管104の出口の近傍には、サイレンサー150が設けられている。サイレンサー150は、カソード排ガスの排気音を減少させる。
The cathode
負荷接続部800は、燃料電池600と、燃料電池システム700外部の電気的負荷2000との接続を切り換え可能な装置である。負荷接続部800は、発電中において、燃料電池600と電気的負荷2000とを接続している。電気的負荷2000は、例えば、二次電池や、電力消費装置(モータなど)などを含む。
The
制御部400は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成されている。詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するCPUと、CPUで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたROMと、同じくCPUで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるRAMと、各種の信号を入出力する入出力ポート等を備える。制御部400は、圧力計測部270、電位計測部300の計測信号や、燃料電池600に対する負荷要求に関する情報などを取得する。また、燃料電池システム700が備える主止弁250,調圧弁260,排気排水弁295,分流弁130,調圧弁140等の弁や、エアコンプレッサ160、アノードガスポンプ280など、燃料電池600の発電に関わる各部に駆動信号を出力する。また、制御部400は、燃料電池600における異常電位の発生を抑制するための水素供給処理(後述する)を行う。
The
図2は、水素供給処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すステップS104〜S122を、「水素供給処理」と呼ぶ。すなわち、図2は、水素供給処理の前に行なわれる停止処理を含めて図示している。本実施形態では、例えば、ユーザが燃料電池システム700の起動および停止を指示するための操作子としてのパワースイッチ(不図示)を、燃料電池システム700が備えている。燃料電池システム700の起動中に、ユーザによりパワースイッチが押下されると、燃料電池システム700が停止するように、燃料電池システム700は構成されている。燃料電池システム700の起動中に、パワースイッチが押下されると、制御部400は、図2に示す処理を開始する。
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the hydrogen supply process. Steps S104 to S122 shown in FIG. 2 are referred to as “hydrogen supply processing”. That is, FIG. 2 illustrates the stop process performed before the hydrogen supply process. In the present embodiment, for example, the
ステップS102では、制御部400(図1参照)は、停止処理を行なう。
図3は、カソード電位の経時変化を概念的に示す説明図である。本実施形態における停止処理において、制御部400は、エアコンプレッサ160(図1参照)を停止して、カソードガスの供給を停止する(図3参照)。また、制御部400は、分流弁130によってカソードガス供給管101とバイパス管103を接続し、調圧弁140を閉弁して(図1参照)、燃料電池600のカソード流路を封止する(図3参照)。そして、アノードガスタンク210から第2供給量の水素を供給した後、主止弁250と、調圧弁260と、排気排水弁295を閉弁して(図1参照)、アノード流路を封止する(図3参照)。本実施形態では、第2供給量を、後述する閾値THと同一にしている。その後、制御部400は、負荷接続部800を制御して、電気的負荷2000(図1参照)を燃料電池600から切断する(図3参照)。また、制御部400は、停止処理において、電気的負荷2000を切断した時のカソード電位E0を取得する。カソード電位は、全ての電位計測部300の出力電圧の合計である。以降の説明において、電気的負荷2000が燃料電池600から切断された時を、「停止処理完了時」とも呼ぶ。
In step S102, the control unit 400 (see FIG. 1) performs a stop process.
FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing changes with time in the cathode potential. In the stop process in the present embodiment, the
図3に示すように、制御部400が停止処理を行なっている間に(図2のステップS102参照)、カソード電位は徐々に低下し、電気的負荷2000が切断されると0Vになる。上述の通り、停止処理が開始されると、カソードガスの供給が停止されると共に、カソード流路が封止される。一方、第2供給量の水素が供給された後、アノード流路が封止される。そのため、封止されたカソードガス流路内の酸素と、供給された水素等を用いて、燃料電池600による発電が行なわれる。その結果、燃料電池600のカソード側に残存する酸素が消費される。
As shown in FIG. 3, while the
ステップS104(図2参照)では、制御部400は、n=1とする。ステップS106では、制御部400は、燃料電池600のアノード側の残水素量VHnを推定する。本実施形態の残水素量VHnを、「残水素推定量」とも呼ぶ。残水素量VHnの算出方法については、後述する。制御部400は、上述の停止処理(ステップS102)の完了時から、または後述のS118の処理を経てS106の処理が実行される場合には前回のS106の処理から、時間Tを経過した後、水素供給処理を開始する。時間Tを、例えば、24時間に設定してもよい。
In step S104 (see FIG. 2), the
ステップS108では、制御部400は、カソード電位Enを取得する。[カソード電位En]>[カソード電位En−1]の場合(ステップS112においてYes)、制御部400は、残水素量VHn=0とする補正を行なう(ステップS114)。[カソード電位En]≦[カソード電位En−1]の場合(ステップS112においてNo)、制御部400は、ステップS114の補正を行なわない。本実施形態における「カソード電位En>カソード電位En−1」を、「補正条件」とも呼ぶ。すなわち、n回目の水素供給処理において取得されたカソード電位Enが、補正条件を満たす場合に、制御部400は、n回目の水素供給処理における水素の供給前に、残水素量VHnを減じて0とする補正を行なう。
In step S108, the
ステップS116では、[残水素量VHn]≦[閾値TH]の場合(ステップS116においてYes)、制御部400は、主止弁250および調圧弁260を制御して(図1参照)、第1供給量の水素を供給させる(ステップS118)。本実施形態では、閾値THと残水素量VHnとの差分を、第1供給量としている。[残水素量VHn]>[閾値TH]の場合(ステップS116においてNo)、制御部400は、アノードガス供給部200に水素を供給させない。
In step S116, when [residual hydrogen amount VH n ] ≦ [threshold TH] (Yes in step S116), the
本実施形態では、燃料電池600が発電を停止した後、3日間異常電位が発生しないようにするために、燃料電池600内に残存する必要がある水素の量として、予め、実験的に求められた量を、閾値THとして設定している。具体的には、燃料電池600を用いて、停止処理において水素を供給せず(すなわち、カソードガスの供給停止と水素の供給停止を同時に行なう)、停止処理完了直後に、所定の供給量の水素を供給した後放置する長期放置実験を実施した。供給量を変更して、長期放置実験を実施し、3日間異常電位が発生しなかった供給量のうち、最小の供給量を閾値THとした。本実施形態では、金曜日の夜に燃料電池システム700を停止し、土曜、日曜と燃料電池システム700を起動せず、月曜の朝に燃料電池システム700を起動するという起動パターンを想定し、3日間異常電位が発生しないように、水素の供給量を定めている。
In the present embodiment, the amount of hydrogen that needs to remain in the
「異常電位」とは、通常の発電状況下よりカソード電位が上昇し、カソードの劣化(すなわち、カーボンの腐食)が進行するレベルまで高くなった電極電位を言う。異常電位が発生する原因の1つは、燃料電池のアノードにおける局所的な水素欠乏と考えられている。 “Abnormal potential” refers to an electrode potential that is increased to a level at which the cathode potential increases under normal power generation conditions and the deterioration of the cathode (that is, carbon corrosion) proceeds. One of the causes of the abnormal potential is considered to be local hydrogen deficiency at the anode of the fuel cell.
ステップS114において、制御部400が残水素量VHn=0とする補正を行なった場合、残水素量VHn≦閾値THとなるため、ステップS118において、制御部400は、アノードガス供給部200に水素が供給させる。第1供給量は、閾値THと残水素量VHnとの差分であるため、残水素量VHn=0とする補正を行なった場合は、第1供給量が閾値THと等しくなり、閾値THと等しい量の水素が供給される。
In step S114, when the
上述のパワースイッチが押下されてから2週間を経過した場合には(ステップS120においてYes)、制御部400は、水素供給処理を終了する。パワースイッチが押下されてから2週間を経過していない場合には(ステップS120においてNo)、制御部400は、nをカウントアップして、ステップS106の処理に戻る。すなわち、パワースイッチが押下されてから、2週間を経過するまで、制御部400は、ステップS106〜S122(すなわち、水素供給処理)を繰り返し行なう。本実施形態において、水素供給処理は、時間T、すなわち、24時間の間隔を空けて繰り返し行なわれる。
When two weeks have passed since the above power switch was pressed (Yes in step S120), the
1回目の水素供給処理(すなわち、n=1)では、ステップS108において取得されたカソード電位E1が停止処理(ステップS102)において取得されたカソード電位E0より大きい場合に、残水素量VHnの補正が行なわれる。一方、2回目以降の水素供給処理(すなわち、n≧2)では、ステップS108において取得されたカソード電位Enが、前回の水素供給処理(すなわち、n−1回目の水素供給処理)において取得されたカソード電位En−1より大きい場合に、残水素量VHnの補正が行なわれる。 First hydrogen supply process (ie, n = 1) In the case the cathode potential E 0 greater than that obtained in the obtained cathode potential E 1 is stopped (step S102) In step S108, the remaining amount of hydrogen VH n Is corrected. On the other hand, the second and subsequent hydrogen supplying process (i.e., n ≧ 2) In, the cathode potential E n obtained in step S108, is obtained in the last of the hydrogen supply process (i.e., n-1-th hydrogen supply process) and when the cathode potential is greater than E n-1, the correction of the residual hydrogen quantity VH n is performed.
燃料電池システム700の起動指示が入力された場合には、制御部400は、水素供給処理(図2のS104〜S122参照)を終了する。例えば、燃料電池システム700が車両に搭載されている場合に、ユーザがブレーキペダルを踏みながらパワースイッチを押下することにより、燃料電池システム700の起動指示が入力される。すなわち、2週間を経過する前であっても、燃料電池システム700の起動指示が入力された場合には、制御部400は、水素供給処理(図2のS104〜S122参照)を終了する。そのため、停止処理の完了から1日を経過し、2日を経過する前に燃料電池システム700に起動指示が入力されると、水素供給処理は、1回行なわれるのみで終了される。また、停止処理の完了から一日を経過する前に燃料電池システム700に起動指示が入力されると、水素供給処理は、行なわれない。
When the start instruction of the
図4は、アノード側の水素分圧とカソード電位の経時変化を概念的に示す説明図である。図4を用いて、本実施形態における水素供給処理を実施した場合の、燃料電池システム700のアノード側の酸素の消費について説明する。図4は、下段においてカソード電位の経時変化を示し、上段においてアノード側の水素分圧を下段の時間軸と対応づけて示す。図4では、n回目の水素供給処理(nは1以上の自然数)が行なわれるタイミングを、下段の時間軸に、<n>と表示している。ここで、アノード側は、アノードガス供給管220(図1参照)の調圧弁260より下流部分と、燃料電池600内のアノードガス流路と、アノードガス還流管230と、排気排水管240の排気排水弁295の上流部分で構成される。図1において、アノード側を斜線ハッチングを付して図示している。カソード側は、カソードガス供給管101の分流弁130より下流部分と、燃料電池600内のカソードガス流路と、カソードガス排出管104の調圧弁140より上流部分で構成される。
FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing temporal changes in the hydrogen partial pressure on the anode side and the cathode potential. The consumption of oxygen on the anode side of the
図4に示す例において、停止処理の完了時、カソード側に酸素が残存しており、アノード側に水素が残存している。停止処理完了後は、電気的負荷2000が切断されているため、燃料電池600内の水素および酸素の電解質膜を介した移動(いわゆるクロスオーバー)により、酸素が消費される。アノード側の水素が減少する要因としては、カソード側に残存していた酸素との反応のほか、外部から燃料電池600内に侵入した酸素との反応が考えられる。アノード側の水素が酸素の消費に用いられるため、図4の上段に示すように、アノード側の水素分圧が低下する。停止処理の完了から時間Tを経過した後、1回目の水素供給処理が行なわれる(図4左下の<1>参照)。図4に示す例では、1回目水素供給処理において、残水素量VH1が閾値THより大きいため(図2のS116:No)、水素が供給されない。その後、さらに、アノード側の水素が酸素の消費に使用され、アノード側の水素が欠乏した状態になると、カソード電位が上昇し始める(図4下段参照)。図4左下の<2>における2回目の水素供給処理において、カソード電位E2が、カソード電位E1より大きいため(図2のS112においてYes)、残水素量VH2=0とする補正がなされ(図2のS114参照)、閾値THと同量の水素が供給される(図4上段の(1)参照)。ユーザにより燃料電池システム700の停止指示が入力されるまで、または、パワースイッチが押下されてから2週間を経過するまで、同様に、水素供給処理が繰り返し実施される。例えば、図4右下の<5>における5回目の水素供給処理では、カソード電位E5がカソード電位E4と等しいため、残水素量VH5の補正は行なわれず、残水素量VH5が閾値THより大きいため(図2のステップS116においてNo)、水素の供給は行なわれない。図4右下の<6>における6回目の水素供給処理では、カソード電位E6がカソード電位E5と等しいため(図4下段参照。図2のS112においてNo)、残水素量VH6の補正は行なわれず、残水素量VH6が閾値THより小さいため(図4上段参照。図2のステップS116においてYes)、第1供給量(閾値TH−残水素量VH6)の水素が供給される(図2のS118参照)。
In the example shown in FIG. 4, when the stop process is completed, oxygen remains on the cathode side and hydrogen remains on the anode side. Since the
本実施形態において、制御部400は、残水素量VHnを以下の式(1)および式(2)を用いて算出している(図2のS106参照)。式(1)は、1回目の水素供給処理における残水素量VHnの推定に使用される。式(2)は、2回目以降の水素供給処理における残水素量VHnの推定に使用される。
(1)1回目の水素供給処理(n=1):
残水素量VHn=((P(n)−Pp)/P(n))×V…(1)
但し、n回目の水素供給処理において取得された第nアノード全圧をP(n)とし、第1アノード全圧P(1)に対応するアノード側の水素以外の気体の分圧をPpとし、アノード側の体積をVとする。
1回目の残水素量VH1は、アノード全圧と水素分圧との比を用いて推定されている。なお、上記式(1)では、水素分圧を、アノード側に存在する水素以外の気体の分圧Ppを用いて算出している。アノード側に存在する水素以外の気体は、窒素、水蒸気、酸素等である。カソード側の窒素および酸素が、電解質膜を透過してアノード側に移動するためである。
(i)アノード側の体積Vは、上述の通り、アノードガス供給管220(図1参照)の調圧弁260より下流部分と、燃料電池600内のアノードガス流路と、アノードガス還流管230と、排気排水管240の排気排水弁295の上流部分とを合わせた体積であり、固定値である。
(ii)第1アノード全圧は、1回目の水素供給処理にて取得される圧力計測部270(図1参照)による計測値である。
(iii)水素以外の気体の分圧Ppは、第1アノード全圧に対して、一意に定まる値である。具体的には、上記放置実験を行なう際に、アノード全圧と水素以外の気体の分圧の関係を調べておき、その結果を、アノード側圧力情報として、制御部400に格納する。制御部400は、第1アノード全圧に対応する水素以外の気体の分圧Ppを、アノード側圧力情報を用いて導出する。アノードガス供給管220内のガスをガス分析計を用いて分析し、その体積比から、水素以外の気体の分圧Ppを算出することができる。水素以外の気体の分圧Ppを用いるのは、水素分圧を用いるより、容易であるためである。
(2)2回目以降の水素供給処理(n≧2):
残水素量VHn=VHn−1−(ΔP/Pav)×V…(2)
但し、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との差分をΔPとし、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との平均をPavとする。
n≧2のときは、前回の残水素量VHn−1から、消費された水素量を減じた値を、残水素量VHnとしている。消費された水素量を、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との平均Pavに対する、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との差分ΔPの比を用いて算出している。
本実施形態における残水素量VHnを、「第n水素推定量VHn」とも呼ぶ。
In the present embodiment, the
(1) First hydrogen supply process (n = 1):
Residual hydrogen amount VH n = ((P (n) −Pp) / P (n)) × V (1)
However, the n-th anode total pressure acquired in the n-th hydrogen supply process is P (n), and the partial pressure of gas other than hydrogen on the anode side corresponding to the first anode total pressure P (1) is Pp. Let V be the volume on the anode side.
The first remaining hydrogen amount VH 1 is estimated using the ratio of the anode total pressure to the hydrogen partial pressure. In the above formula (1), the hydrogen partial pressure is calculated using the partial pressure Pp of a gas other than hydrogen existing on the anode side. Gases other than hydrogen present on the anode side are nitrogen, water vapor, oxygen, and the like. This is because nitrogen and oxygen on the cathode side pass through the electrolyte membrane and move to the anode side.
(I) The volume V on the anode side is, as described above, the portion downstream of the
(Ii) The first anode total pressure is a value measured by the pressure measuring unit 270 (see FIG. 1) acquired in the first hydrogen supply process.
(Iii) The partial pressure Pp of a gas other than hydrogen is a value uniquely determined with respect to the first anode total pressure. Specifically, when performing the above-mentioned experiment, the relationship between the total anode pressure and the partial pressure of a gas other than hydrogen is examined, and the result is stored in the
(2) Second and subsequent hydrogen supply processes (n ≧ 2):
Residual hydrogen amount VH n = VH n−1 − (ΔP / Pav) × V (2)
However, the difference between the nth anode total pressure value P (n) and the (n−1) th anode total pressure value P (n−1) is ΔP, and the nth anode total pressure value P (n) and the (nth) -1) An average with the total anode pressure value P (n-1) is Pav.
When n ≧ 2, a value obtained by subtracting the consumed hydrogen amount from the previous remaining hydrogen amount VH n−1 is set as the remaining hydrogen amount VH n . The consumed hydrogen amount is expressed as the nth anode total pressure value P (n) with respect to the average Pav between the nth anode total pressure value P (n) and the (n-1) th anode total pressure value P (n-1). And the ratio of the difference ΔP between the (n−1) th anode total pressure value P (n−1).
The remaining hydrogen amount VH n in the present embodiment is also referred to as an “nth hydrogen estimated amount VH n ”.
以上説明したとおり、本実施形態の燃料電池システム700では、アノード側の残水素量VHnを推定している。残水素量VHnは推定値であるため、実際の残水素量よりも多めに算出される場合がある。残水素量VHnが実際の残水素量よりも多めに算出された場合に、本実施形態のような補正処理を行なわないと、水素供給処理において、水素が供給されない場合や、水素が供給されたとしても供給量が不足する場合がある。本実施形態では、水素供給処理において、前回の水素供給処理時に取得されたカソード電位に対して、今回の水素供処理におけるカソード電位が上昇している場合には、残水素量VHnを0にする補正を行なっている(図2のS114参照)。そのため、カソード電位の上昇が検出されると、閾値THと同量の水素が供給される(図2のS118参照)。カソード電位の上昇は、アノード側の水素欠乏により生じている可能性が高いため、水素が供給されることにより、カソード電位の上昇が解消される。その結果、カソードの異常電位の発生を抑制することができ、カソードの劣化を抑制することができる。
As described above, in the
また、本実施形態の燃料電池システム700では、残水素量VHnが閾値THより少なくなると、第1供給量の水素が供給される(図2のS118参照)。第1供給量を、閾値THと残水素量VHnとの差分と定めており、閾値THを、3日間異常電位が発生しないために必要な水素の量と定めている。そのため、3日間異常電位が発生しないために必要な水素が、適切なタイミングで供給される。例えば、停止処理において、2週間異常電位が発生しないために必要な量の水素を、あらかじめ供給し、その後、水素を供給しない燃料電池システムの場合には、以下のような処理が行われ得る。すなわち、燃料電池システムの停止から、2週間より大幅に短い3日後に、燃料電池システム700を起動した場合には、アノード側に多くの水素が残存しており、それらの残存水素が排出される。このような燃料電池システムに比較して、本実施形態の燃料電池システムは、水素の過剰な供給が抑制され、燃費の向上に資することができる。
Further, in the
また、本実施形態では、停止処理において、第2供給量の水素が供給されている。そのため、停止処理において水素供給しない場合と比較して、燃料電池システム700の停止後の異常電位の発生を遅らせることができる。また、第2供給量が閾値以下であるため、酸素を消費させつつ、水素の供給過多による燃費の悪化を抑制することができる。
In the present embodiment, the second supply amount of hydrogen is supplied in the stop process. Therefore, the generation of abnormal potential after the
B.他の実施形態:
(1)上記実施形態では、停止処理において、第2供給量の水素を供給する例を示した(図2のS102参照)。しかし、停止処理において水素を供給しなくてもよい。また、第2供給量は、一定量でもよい。さらに、第2供給量は、上記実施形態において例示した閾値THと同一の値に限定されず、1回目の水素供給処理の実施タイミングや、燃料電池システム700の停止処理時のアノード全圧等に応じて、適宜設定可能である。
B. Other embodiments:
(1) In the above embodiment, an example in which the second supply amount of hydrogen is supplied in the stop process has been described (see S102 in FIG. 2). However, it is not necessary to supply hydrogen in the stop process. The second supply amount may be a constant amount. Furthermore, the second supply amount is not limited to the same value as the threshold value TH illustrated in the above embodiment, but depends on the timing of performing the first hydrogen supply process, the total anode pressure during the stop process of the
(2)閾値TH(図2のS116参照)、時間T(図2のS106参照)は、上記実施形態に限定されず、適宜設定可能である。閾値THを、例えば、1日異常電位が発生しないために必要な水素の量に、設定してもよい。この場合は、時間Tを、例えば、12時間、6時間等、1日よりも短く設定するのが好ましい。 (2) The threshold value TH (see S116 in FIG. 2) and time T (see S106 in FIG. 2) are not limited to the above embodiment, and can be set as appropriate. The threshold value TH may be set to, for example, the amount of hydrogen necessary for preventing an abnormal potential from being generated every day. In this case, it is preferable to set the time T to be shorter than one day such as 12 hours or 6 hours.
水素供給処理(図2のS104〜S122参照)が行われる間隔である時間Tとして、予め、実験的に求められた時間を定めることができる。水素供給処理が行われる間隔時間T(図2のS106参照)は、その間、カソード電位が上昇した状態にあっても、スタックの耐久要件に影響を与えない(より具体的には、電極の劣化が生じない)時間に設定される。 As the time T, which is the interval at which the hydrogen supply process (see S104 to S122 in FIG. 2) is performed, a time experimentally obtained in advance can be determined. The interval time T (see S106 in FIG. 2) during which the hydrogen supply process is performed does not affect the endurance requirements of the stack even if the cathode potential is increased during that time (more specifically, deterioration of the electrode) Is set to the time).
たとえば、燃料電池600を用いて、停止処理において水素を供給せず(すなわち、カソードガスの供給停止と水素の供給停止を同時に行なう)、互いに異なる複数の時間について、放置する実験を実施する。そして、カソード電位の上昇による電極の劣化が生じなかった放置時間のうち、最大の放置時間に基づいて、時間Tを決定することができる。このように時間Tを定めることにより、水素供給処理を実行するために制御部によって消費される電力量を、低減することができる。
For example, using the
(3)図2のステップS102の停止処理完了後、ステップS106において1回目の水素供給処理を行なうまでの時間と、ステップS118の処理を経てステップS106において行われる複数回の水素供給処理の実施間隔とを、異なる時間に設定してもよい。例えば、停止処理において、水素を供給しない場合に、停止処理完了後、1回目の水素供給処理を行なうまでの時間を、複数回の水素供給処理の実施間隔よりも短く設定してもよい。 (3) The time until the first hydrogen supply process is performed in step S106 after the completion of the stop process in step S102 in FIG. 2, and the interval between the multiple hydrogen supply processes performed in step S106 after the process in step S118. And may be set at different times. For example, when hydrogen is not supplied in the stop process, the time from the completion of the stop process until the first hydrogen supply process may be set shorter than the interval between the multiple hydrogen supply processes.
(4)残水素量VHnの推定方法は、上記実施形態で例示した式(1)、式(2)により方法に限定されない。例えば、n≧2のときも、n=1と同様に、アノード側の水素分圧を用いて算出してもよい。また、アノード側の水素分圧を、ガス分析計を用いて得られた水素の割合から求めてもよい。また、n=1の場合に、式(2)における第(n−1)回目の水素供給処理を、停止処理に置き換えて算出してもよい。
上記実施形態において、残水素推定量を減じる補正を行なうか否かを決定するための補正条件は、直前の水素供給処理で取得されたカソード電位よりもカソード電位が大きいこと、または、停止処理において取得されたカソード電位よりもカソード電位が大きいこと、である(図2のS108,S112参照)。しかし、残水素推定量を減じる補正を行なうか否かを決定するための補正条件は、これに限られない。たとえば、取得されたカソード電位が一定時間前のカソード電位よりも大きいことを、補正条件とすることもできる。その場合の一定時間は、水素供給処理のサイクルタイムTよりも短いことが好ましい。
(4) a method of estimating the remaining amount of hydrogen VH n the formula exemplified in the above embodiment (1), but is not limited to the method by the equation (2). For example, when n ≧ 2, it may be calculated using the hydrogen partial pressure on the anode side as in n = 1. Further, the hydrogen partial pressure on the anode side may be obtained from the ratio of hydrogen obtained using a gas analyzer. Further, when n = 1, the (n−1) th hydrogen supply process in Equation (2) may be replaced with a stop process.
In the above embodiment, the correction condition for determining whether or not to perform the correction for reducing the estimated residual hydrogen amount is that the cathode potential is larger than the cathode potential acquired in the immediately preceding hydrogen supply process, or in the stop process. The cathode potential is greater than the acquired cathode potential (see S108 and S112 in FIG. 2). However, the correction condition for determining whether or not to perform correction to reduce the estimated residual hydrogen amount is not limited to this. For example, the correction condition may be that the acquired cathode potential is larger than the cathode potential before a certain time. In this case, the certain time is preferably shorter than the cycle time T of the hydrogen supply process.
(5)残水素量VHnの補正方法は、上記実施形態で例示した図2のS114の方法に限定されない。例えば、今回の水素供給処理と前回の水素供給処理におけるカソード電位(図2のS108参照)の差が大きい程、残水素量VHnを多く減じるようにしてもよい。また、残水素量VHnから一定の量を減じて補正してもよいし、残水素量VHnに対して一定の割合を減じて補正してもよい。このようにしても、補正しない場合より、異常電位の発生を抑制することができる。 (5) method for correcting residual hydrogen amount VH n is not limited to the method of S114 of FIG. 2 illustrated in the above embodiment. For example, as the difference between the cathode potential in the current hydrogen supply process and the previous hydrogen feed processing (see S108 in FIG. 2) is large, it may be reduced more residual hydrogen amount VH n. Further, it may be corrected from the remaining amount of hydrogen VH n by subtracting a certain amount, it may be corrected by subtracting a constant rate with respect to the remaining amount of hydrogen VH n. Even if it does in this way, generation | occurrence | production of abnormal potential can be suppressed rather than the case where it does not correct | amend.
(6)上記実施形態において、第1供給量を、閾値THと残水素量VHnとの差分とする例を示した(図2のS118参照)。しかし、第1供給量は、これに限定されない。たとえば、第1供給量は、一定量とすることができる。ただし、第1供給量は、閾値THと残水素量VHnとの差分に応じて定められることが好ましい。例えば、閾値THと残水素量VHnとの差分と、第1供給量との関係を予め定めておき、その関係を示す第1供給量情報を制御部400が備える態様とすることもできる。そのような態様において、制御部400が第1供給量情報を利用して、第1供給量を定めてもよい。この場合、第1供給量として、例えば、閾値THと残水素量VHnとの差分に、一定量を加えた値を採用してもよいし、閾値THと残水素量VHnとの差分に、係数を乗じた値を採用してもよい。ただし、第1供給量は、あらかじめ定められた量以下の量であることが好ましい。あらかじめ定められた量は、たとえば、アノードおよびカソードを封止した状態で3日間異常電位が発生しないアノードガスの量とすることができる。
(6) In the above embodiment, the first supply amount, an example of the difference between the threshold TH and the residual hydrogen quantity VH n (see S118 in FIG. 2). However, the first supply amount is not limited to this. For example, the first supply amount can be a constant amount. However, the first supply amount is preferably determined according to the difference between the threshold TH and the residual hydrogen quantity VH n. For example, the difference between the threshold TH and the residual hydrogen quantity VH n, determined in advance the relationship between the first supply amount, also be a mode comprising a first feed amount information indicating the
本開示技術は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure technique is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
100…カソードガス供給部
101…カソードガス供給管
103…バイパス管
104…カソードガス排出管
110…エアクリーナ
120…インタークーラー
130…分流弁
140…調圧弁
150…サイレンサー
160…エアコンプレッサ
200…アノードガス供給部
210…アノードガスタンク
220…アノードガス供給管
230…アノードガス還流管
240…排気排水管
250…主止弁
260…調圧弁
270…圧力計測部
280…アノードガスポンプ
290…気液分離器
295…排気排水弁
300…電位計測部
350…大気圧センサ
360…外気温センサ
370…エアフローメータ
380…供給ガス温度センサ
390…供給ガス圧力センサ
400…制御部
500…FC冷却部
510…冷媒供給管
520…冷媒排出管
530…ラジエータ
535…ラジエータファン
540…バイパス管
545…三方弁
570…冷媒ポンプ
600…燃料電池
700…燃料電池システム
800…負荷接続部
2000…電気的負荷
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止させる停止処理を実施した後、
水素供給処理であって、
前記燃料電池のアノード側に残存する水素の推定量である残水素推定量を決定することと、
前記カソード電位が上昇したことを示す補正条件が満たされる場合に、前記残水素推定量を減じる補正を行なうことと、
前記残水素推定量が、閾値より小さい場合に、あらかじめ定められた量以下の水素を、前記アノードガス供給部に供給させることと、
を含む、水素供給処理を繰り返し実行する、燃料電池システム。 A fuel cell; an anode gas supply unit that supplies hydrogen as an anode gas to the fuel cell; a cathode gas supply unit that supplies a cathode gas to the fuel cell; a control unit that controls the operation of the fuel cell; A potential measuring unit for measuring a cathode potential of the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
The control unit, after performing a stop process to stop the power generation of the fuel cell,
A hydrogen supply process,
Determining an estimated amount of residual hydrogen that is an estimated amount of hydrogen remaining on the anode side of the fuel cell;
Performing a correction to reduce the residual hydrogen estimated amount when a correction condition indicating that the cathode potential has increased is satisfied;
When the estimated amount of residual hydrogen is smaller than a threshold, supplying a predetermined amount or less of hydrogen to the anode gas supply unit;
A fuel cell system that repeatedly executes a hydrogen supply process.
前記残水素推定量が前記閾値より小さい場合に供給される水素の量は、前記閾値と前記残水素推定量との差分に応じて定められる、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The fuel cell system, wherein the amount of hydrogen supplied when the estimated residual hydrogen amount is smaller than the threshold value is determined according to a difference between the threshold value and the estimated residual hydrogen amount.
前記補正条件は、
前記停止処理後、最初に決定された前記残水素推定量については、前記カソード電位が、前記停止処理において取得されたカソード電位より高いことであり、
前記停止処理後、2回目以降に決定された前記残水素推定量については、前記カソード電位が、前回の前記水素供給処理において取得されたカソード電位より高いことである、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The correction condition is as follows:
For the residual hydrogen estimated amount initially determined after the stop process, the cathode potential is higher than the cathode potential obtained in the stop process,
The fuel cell system in which the cathode potential is higher than the cathode potential acquired in the previous hydrogen supply process for the remaining hydrogen estimated amount determined for the second and subsequent times after the stop process.
前記制御部は、
前記停止処理において、
前記カソードガスの供給停止後、前記閾値以下の量である第2供給量の水素を供給した後、水素の供給を停止させる、燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The controller is
In the stop process,
After the supply of the cathode gas is stopped, a second supply amount of hydrogen that is equal to or less than the threshold value is supplied, and then the supply of hydrogen is stopped.
さらに、前記燃料電池のアノード側の全圧であるアノード全圧を計測する圧力計測部を備え、
前記制御部は、
予め実験的に求められた前記アノード全圧と前記アノード側に存在する水素以外の気体の分圧との関係を示すアノード側圧力情報を備え、
前記水素供給処理において取得された前記アノード全圧と、前記アノード側圧力情報とを用いて、前記残水素推定量を算出する、燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein
Furthermore, a pressure measuring unit that measures the total anode pressure that is the total pressure on the anode side of the fuel cell is provided,
The controller is
Anode pressure information indicating the relationship between the total anode pressure obtained experimentally in advance and the partial pressure of a gas other than hydrogen existing on the anode side,
A fuel cell system that calculates the estimated amount of residual hydrogen using the total anode pressure acquired in the hydrogen supply process and the anode side pressure information.
n回目(nは1以上の整数)の前記水素供給処理において推定される前記残水素推定量である第n残水素推定量VHnは、n=1のとき式(1)によって算出され、n≧2のとき式(2)によって算出される、燃料電池システム。
VHn=((P(n)−Pp)/P(n))×V…(1)
VHn=VHn−1−(ΔP/Pav)×V…(2)
但し、前記n回目の前記水素供給処理において取得された第nアノード全圧をP(n)とし、前記アノード側圧力情報における第1アノード全圧P(1)に対応する水素以外の気体の分圧をPpとし、前記アノード側の体積をVとし、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との差分をΔPとし、第nアノード全圧値P(n)と第(n−1)アノード全圧値P(n−1)との平均をPavとする。 The fuel cell system according to claim 5, wherein
The n-th remaining hydrogen estimated amount VH n that is the remaining hydrogen estimated amount estimated in the n-th (n is an integer equal to or larger than 1) hydrogen supply process is calculated by the equation (1) when n = 1, A fuel cell system which is calculated by the equation (2) when ≧ 2.
VH n = ((P (n) −Pp) / P (n)) × V (1)
VH n = VH n−1 − (ΔP / Pav) × V (2)
However, the n-th total anode pressure acquired in the n-th hydrogen supply process is defined as P (n), and the fraction of gas other than hydrogen corresponding to the first total anode pressure P (1) in the anode-side pressure information. The pressure is Pp, the anode side volume is V, the difference between the nth anode total pressure value P (n) and the (n−1) th anode total pressure value P (n−1) is ΔP, and the nth An average of the anode total pressure value P (n) and the (n−1) th anode total pressure value P (n−1) is defined as Pav.
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