JP2020140930A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To suppress output shortage of a fuel cell stack incident to deterioration of the fuel cell stack.SOLUTION: A control section of a fuel cell system controls electrical power outputted from a fuel cell stack so that the voltage of a cell, represented by the output voltage from the fuel cell stack, goes above a lower limit voltage, and controls electrical power outputted from a secondary cell so that temperature of the secondary cell is less than an upper limit temperature, thus controlling electrical power supplied from a power supply circuit to a load. A deterioration detection part of the fuel cell system detects the degree of deterioration of the fuel cell stack from any one of the output state of the fuel cell stack and the output state of the secondary cell. Value of the lower limit voltage is set lower for larger degree of deterioration of the fuel cell stack thus obtained.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、燃料電池における燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を得ることができる。燃料電池システムは、例えば、動力を発生する駆動用モータで走行する車両の駆動用モータに電力を供給する電源装置として利用が可能である。燃料電池システムでは、燃料電池を構成する複数のセル（以下、セルを「単セル」とも呼ぶ）に含まれる発電体としての膜電極接合体（「ＭＥＡ」と呼ばれる）の劣化を抑制して、燃料電池の耐久性を向上させることが望ましい。 The fuel cell system can obtain electric power by an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas in the fuel cell. The fuel cell system can be used, for example, as a power supply device for supplying electric power to a drive motor of a vehicle traveling by a drive motor that generates power. In a fuel cell system, deterioration of a membrane electrode assembly (called "MEA") as a power generator included in a plurality of cells (hereinafter, cells are also referred to as "single cells") constituting the fuel cell is suppressed. It is desirable to improve the durability of the fuel cell.

特許文献１には、燃料電池の電流−電圧特性を測定し、その測定結果から回復可能な可逆的な性能劣化と回復不可能な不可逆的な性能劣化と、を判別し、回復可能な性能劣化に関しては適切な回復処理を図ることで、燃料電池の耐久性を向上させる技術が開示されている。 In Patent Document 1, the current-voltage characteristics of a fuel cell are measured, and the reversible performance deterioration that can be recovered and the irreversible performance deterioration that cannot be recovered are discriminated from the measurement result, and the recoverable performance deterioration is determined. Regarding, a technique for improving the durability of a fuel cell by performing an appropriate recovery process is disclosed.

特開２００９−２１１９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-21194

ここで、単セルの電圧が一定の低電圧(例えば、０．６Ｖ）以下となると、膜電極接合体のカソードの触媒の露出が発生する。また、単セルの電圧が酸化還元電圧（例えば、０．８５Ｖ）を超える高電圧となると、カソードの露出した触媒の溶融が発生する。このため、発電によって発生するセル電圧が上記低電圧と高電圧との間で上下変動を繰り返すことで、カソードの触媒の劣化が促進され、単セルの劣化が促進される。このような単セルの劣化を抑制して、所望な耐久性を確保する目的で、例えば、単セルのセル電圧を、上記低電圧よりも高い動作下限電圧Ｖｃｌ(例えば、０．６５Ｖ〜０．７Ｖ）から酸化還元電圧以下の動作上限電圧Ｖｃｕ（例えば、０．８Ｖ〜０．８５Ｖ）までの範囲とする耐久性制御が行なわれる。しかしながら、この耐久性制御においては以下の問題が発生する。 Here, when the voltage of the single cell becomes a constant low voltage (for example, 0.6 V) or less, the catalyst of the cathode of the membrane electrode assembly is exposed. Further, when the voltage of the single cell becomes a high voltage exceeding the redox voltage (for example, 0.85 V), the catalyst with the exposed cathode melts. Therefore, the cell voltage generated by the power generation repeatedly fluctuates up and down between the low voltage and the high voltage, so that the deterioration of the cathode catalyst is promoted and the deterioration of the single cell is promoted. For the purpose of suppressing such deterioration of the single cell and ensuring desired durability, for example, the cell voltage of the single cell is set to an operating lower limit voltage Vcl (for example, 0.65 V to 0. Durability control is performed in the range from 7V) to the operating upper limit voltage Vcu (for example, 0.8V to 0.85V) which is equal to or lower than the oxidation-reduction voltage. However, the following problems occur in this durability control.

回復可能な性能劣化か不可逆的な性能劣化に関わらず燃料電池に性能劣化が発生した場合、上記耐久制御が行なわれると、動作電圧の低下が制限されて、燃料電池システムに対して要求される発電量に対して実際に燃料電池から出力可能な発電量（具体的には、電流量）が低下する場合がある。この場合、燃料電池システムに備える二次電池からの出力量(具体的には、電流量）を増加させて、燃料電池からの出力の不足分を補うことになる。二次電池からの出力量が増大すると、これに伴い二次電池に温度上昇が発生する。二次電池は、一般的に、自身の温度上昇に応じて可能な出力量に制限を有している。このため、二次電池の温度が上昇すると、二次電池によって燃料電池の出力の不足分を補うことが不可となり、燃料電池システムが要求出力に対応する電力を出力できなくなってしまう可能性がある。この結果、燃料電池システムを搭載した装置において、その装置の出力に制限が掛かることになってしまう可能性がある。 When the performance deterioration occurs in the fuel cell regardless of the recoverable performance deterioration or the irreversible performance deterioration, when the above durability control is performed, the decrease in the operating voltage is limited and is required for the fuel cell system. The amount of power that can actually be output from the fuel cell (specifically, the amount of current) may decrease with respect to the amount of power generated. In this case, the output amount (specifically, the current amount) from the secondary battery provided in the fuel cell system is increased to make up for the shortage of the output from the fuel cell. As the amount of output from the secondary battery increases, the temperature of the secondary battery rises accordingly. Secondary batteries generally have a limit on the amount of output that can be achieved in response to their own temperature rise. Therefore, when the temperature of the secondary battery rises, it becomes impossible for the secondary battery to make up for the shortage of the output of the fuel cell, and the fuel cell system may not be able to output the electric power corresponding to the required output. .. As a result, in a device equipped with a fuel cell system, the output of the device may be limited.

なお、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池の回復可能な性能劣化に対して回復を図ることで、上記の問題の発生可能性を低減することは可能である。しかしながら、不可逆的な性能劣化の場合には、上記問題の発生可能性を低減することはできない。従って、上記問題を解決する上で、特許文献１に記載の技術では不十分であり、燃料電池の劣化した性能の回復が可能か否かを問わず、燃料電池の性能劣化によって燃料電池システムが要求出力に対応する電力を出力できなくなってしまう、という問題を改善することが望まれている。 In the fuel cell system of Patent Document 1, it is possible to reduce the possibility of the above problem by recovering from the recoverable performance deterioration of the fuel cell. However, in the case of irreversible performance deterioration, the possibility of the above problem cannot be reduced. Therefore, in solving the above problem, the technique described in Patent Document 1 is insufficient, and the fuel cell system is affected by the deterioration of the fuel cell performance regardless of whether or not the deteriorated performance of the fuel cell can be recovered. It is desired to improve the problem that the power corresponding to the required output cannot be output.

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.

本開示の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池の複数のセルを有する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの出力電流を測定する電流測定部と、前記燃料電池スタックの出力電圧を測定する電圧測定部と、二次電池と、前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、前記燃料電池スタックが出力する電力および前記二次電池が出力する電力を負荷へ供給する電源回路と、前記燃料電池スタックの出力電圧によって表されるセルの電圧が下限電圧以上となるように前記燃料電池スタックが出力する電力を制御するとともに、前記二次電池の温度が上限温度未満となるように前記二次電池が出力する電力を制御して、前記電源回路から前記負荷へ供給する電力を制御する制御部と、前記燃料電池スタックの出力状態と前記二次電池の出力状態のいずれか一方から前記燃料電池スタックの劣化度合いを検出する劣化検出部と、を備え、前記下限電圧の値は、求められた前記燃料電池スタックの劣化度合いが大きいほど低く設定される。
この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池スタックの劣化度合いが大きいほど、下限電圧の値を低下させて、燃料電池スタックが出力する電力を制御することができるので、燃料電池スタックの出力不足の発生量を抑制することができる。これにより、二次電池からの出力電力が増加して、二次電池の温度が上昇してしまうことを抑制することができる。そして、二次電池によって燃料電池スタックの出力不足分を補うことが不可となって、負荷が要求する電力に対応する電力を燃料電池システムが出力できなくなってしまうことを抑制することができる。
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両、燃料電池システムの制御方法、この制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、このプログラムを記憶する記憶媒体等の形態で実現することができる。 According to one form of the present disclosure, a fuel cell system is provided. This fuel cell system includes a fuel cell stack having a plurality of cells of a fuel cell that generates electricity by receiving a supply of reaction gas, a current measuring unit that measures the output current of the fuel cell stack, and an output voltage of the fuel cell stack. A voltage measuring unit for measuring, a secondary battery, a temperature measuring unit for measuring the temperature of the secondary battery, a power source for supplying power output from the fuel cell stack and power output from the secondary battery to the load. The power output by the fuel cell stack is controlled so that the voltage of the cell represented by the output voltage of the circuit and the fuel cell stack is equal to or higher than the lower limit voltage, and the temperature of the secondary battery becomes less than the upper limit temperature. A control unit that controls the power output by the secondary battery to control the power supplied from the power supply circuit to the load, and either the output state of the fuel cell stack or the output state of the secondary battery. A deterioration detection unit for detecting the degree of deterioration of the fuel cell stack is provided from one side, and the value of the lower limit voltage is set lower as the obtained degree of deterioration of the fuel cell stack is larger.
According to this type of fuel cell system, as the degree of deterioration of the fuel cell stack is greater, the lower limit voltage value can be lowered to control the power output by the fuel cell stack, so that the output of the fuel cell stack is insufficient. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the output power from the secondary battery from increasing and the temperature of the secondary battery from rising. Then, it becomes impossible for the secondary battery to make up for the insufficient output of the fuel cell stack, and it is possible to prevent the fuel cell system from being unable to output the electric power corresponding to the electric power required by the load.
The present disclosure can also be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system, a control method of the fuel cell system, a computer program for realizing this control method, a storage medium for storing this program, or the like.

第１実施形態における燃料電池システムの概略構成を示す説明図。The explanatory view which shows the schematic structure of the fuel cell system in 1st Embodiment. 二次電池のＳＯＣと出力制限との関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between SOC of a secondary battery and output limitation. 二次電池の温度と出力制限との関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between the temperature of a secondary battery and the output limit. 下限電圧制御部による下限電圧制御のフローチャート。Flow chart of lower limit voltage control by lower limit voltage control unit. 下限電圧制御部によって設定される下限電圧について示す説明図。Explanatory drawing which shows the lower limit voltage set by the lower limit voltage control part. 第２実施形態における燃料電池システムの制御部を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the control part of the fuel cell system in 2nd Embodiment. 下限電圧制御部による下限電圧制御のフローチャート。Flow chart of lower limit voltage control by lower limit voltage control unit. 劣化度合いと下限電圧との関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between the degree of deterioration and the lower limit voltage. 下限ガード回数測定部による下限ガード回数測定のフローチャート。Flow chart of lower limit guard count measurement by lower limit guard count measurement unit. 下限ガード回数の測定について示す説明図。Explanatory drawing which shows the measurement of the lower limit guard count. 第３実施形態における燃料電池システムの制御部を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the control part of the fuel cell system in 3rd Embodiment. 下限電圧制御部による下限電圧制御のフローチャート。Flow chart of lower limit voltage control by lower limit voltage control unit. 二次電池出力平均と下限電圧との関係の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the relationship between the secondary battery output average and the lower limit voltage. 二次電池出力測定部による二次電池出力平均測定のフローチャート。Flow chart of secondary battery output average measurement by the secondary battery output measurement unit.

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における燃料電池システム１０の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０は、例えば、不図示の車両（以下、「燃料電池車両」とも呼ぶ）に搭載され、車両の動力を発生するトラクションモータ２０や後述のエアコンプレッサ３２０等の補機に電力を供給するためのシステムとして機能する。トラクションモータ２０は、例えば、三相交流モータであり、電動機または発電機として機能し得る。トラクションモータ２０は、後述する電源回路５００を介して燃料電池スタック１００および二次電池（「ＢＡＴ」とも呼ぶ）５５０から供給される電力により燃料電池車両を駆動する。 A. First Embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 10 according to the first embodiment. The fuel cell system 10 is mounted on, for example, a vehicle (hereinafter, also referred to as a “fuel cell vehicle”) (hereinafter, also referred to as a “fuel cell vehicle”), and supplies electric power to auxiliary machines such as a traction motor 20 and an air compressor 320 described later, which generate power for the vehicle. Functions as a system for The traction motor 20 is, for example, a three-phase AC motor and can function as an electric motor or a generator. The traction motor 20 drives the fuel cell vehicle by the electric power supplied from the fuel cell stack 100 and the secondary battery (also referred to as “BAT”) 550 via the power supply circuit 500 described later.

燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１００と、アノード側ガス供給排出機構２００と、カソード側ガス供給排出機構３００と、燃料電池循環冷却機構４００と、電源回路５００と、二次電池５５０と、制御部７００とを備える。 The fuel cell system 10 controls the fuel cell stack 100, the anode side gas supply / discharge mechanism 200, the cathode side gas supply / discharge mechanism 300, the fuel cell circulation cooling mechanism 400, the power supply circuit 500, and the secondary battery 550. A unit 700 is provided.

燃料電池スタック１００は、固体高分子型燃料電池であり、複数の発電体としての単セル１１０が積層されたセルスタックを有する。各単セル１１０は固体高分子電解質膜を挟んで設けられる膜電極接合体のアノード側触媒電極層に供給される燃料ガスと、カソード側触媒電極層に供給される酸化剤ガスとを反応ガスとして用いた電気化学反応により電力を発生する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。触媒電極層は、触媒、例えば、白金（Ｐｔ）を担持したカーボン粒子や電解質を含んで構成される。単セル１１０において両電極側の触媒電極層の外側には、多孔質体により形成されたガス拡散層が配置されている。多孔質体としては、例えば、カーボンペーパーおよびカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュおよび発泡金属等の金属多孔質体が用いられる。燃料電池スタック１００の内部には、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を流通させるためのマニホールド（図示省略）が積層方向に沿って形成されている。燃料電池スタック１００は、セルスタックの両端を挟む一対の電極板１１１を備えている。一対の電極板１１１は、燃料電池スタック１００における総合電極として機能する。 The fuel cell stack 100 is a polymer electrolyte fuel cell, and has a cell stack in which single cells 110 as a plurality of power generators are stacked. Each single cell 110 uses a fuel gas supplied to the anode-side catalyst electrode layer of the membrane electrode assembly provided with the solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween and an oxidizing agent gas supplied to the cathode-side catalyst electrode layer as reaction gases. Electricity is generated by the electrochemical reaction used. In the present embodiment, the fuel gas is hydrogen gas and the oxidant gas is air. The catalyst electrode layer is composed of a catalyst, for example, carbon particles carrying platinum (Pt) and an electrolyte. In the single cell 110, a gas diffusion layer formed of a porous body is arranged outside the catalyst electrode layers on both electrode sides. As the porous body, for example, a carbon porous body such as carbon paper and carbon cloth, or a metal porous body such as a metal mesh and foamed metal is used. Inside the fuel cell stack 100, a manifold (not shown) for circulating the fuel gas, the oxidant gas, and the cooling medium is formed along the stacking direction. The fuel cell stack 100 includes a pair of electrode plates 111 that sandwich both ends of the cell stack. The pair of electrode plates 111 function as general electrodes in the fuel cell stack 100.

アノード側ガス供給排出機構２００は、「燃料ガス供給部」に相当し、燃料電池スタック１００への燃料ガスの供給、燃料電池スタック１００からのアノードオフガスの排出、および、アノードオフガス中の燃料ガスの燃料電池スタック１００への循環供給を行なう。 The anode-side gas supply / discharge mechanism 200 corresponds to a "fuel gas supply unit", supplies fuel gas to the fuel cell stack 100, discharges anode-off gas from the fuel cell stack 100, and supplies fuel gas in the anode-off gas. Circulation supply to the fuel cell stack 100 is performed.

アノード側ガス供給排出機構２００は、タンク２１０と、遮断弁２２０と、調圧弁２２１と、インジェクタ２２２と、気液分離器２５０と、循環用ポンプ２４０と、パージ弁２６０と、燃料ガス供給流路２３１と、第１アノードオフガス排出流路２３２と、ガス循環路２３３と、第２アノードオフガス排出流路２６２と、第１圧力センサ２７１と、第２圧力センサ２７２と、第３圧力センサ２７３と、を備える。 The gas supply / discharge mechanism 200 on the anode side includes a tank 210, a shutoff valve 220, a pressure regulating valve 221, an injector 222, a gas-liquid separator 250, a circulation pump 240, a purge valve 260, and a fuel gas supply flow path. 231 and the first anode off-gas discharge flow path 232, the gas circulation path 233, the second anode off-gas discharge flow path 262, the first pressure sensor 271, the second pressure sensor 272, and the third pressure sensor 273. To be equipped.

タンク２１０は、燃料ガスとして高圧の水素ガスを貯蔵している。タンク２１０は、燃料ガス供給流路２３１を介して燃料電池スタック１００に燃料ガスを供給する。遮断弁２２０は、タンク２１０における燃料ガスの供給口近傍に配置され、タンク２１０からの燃料ガスの供給の実行と停止とを切り替える。調圧弁２２１は、燃料ガス供給流路２３１において遮断弁２２０の下流側且つインジェクタ２２２の上流側に配置されている。調圧弁２２１は、自身の上流側圧力（「一次圧」とも呼ぶ）を、あらかじめ設定されている自身の下流側圧力（「二次圧」とも呼ぶ）に調整する。インジェクタ２２２は、燃料ガス供給流路２３１において調圧弁２２１の下流側に配置され、燃料電池スタック１００に燃料ガスを噴射する。このとき、インジェクタ２２２における燃料ガスの噴射周期および噴射デューティ（噴射周期の一周期あたりに水素ガスを噴射する時間の割合）が調整されることにより、燃料電池スタック１００への燃料ガスの供給量及び圧力が調整される。なお、第１圧力センサ２７１は上記一次圧を測定し、第２圧力センサ２７２は二次圧を測定し、第３圧力センサ２７３はインジェクタ２２２の下流側圧力を測定する。 The tank 210 stores high-pressure hydrogen gas as a fuel gas. The tank 210 supplies fuel gas to the fuel cell stack 100 via the fuel gas supply flow path 231. The shutoff valve 220 is arranged in the vicinity of the fuel gas supply port in the tank 210, and switches between execution and stop of the fuel gas supply from the tank 210. The pressure regulating valve 221 is arranged on the downstream side of the shutoff valve 220 and on the upstream side of the injector 222 in the fuel gas supply flow path 231. The pressure regulating valve 221 adjusts its own upstream pressure (also referred to as "primary pressure") to its own downstream pressure (also referred to as "secondary pressure") set in advance. The injector 222 is arranged on the downstream side of the pressure regulating valve 221 in the fuel gas supply flow path 231 and injects fuel gas into the fuel cell stack 100. At this time, by adjusting the fuel gas injection cycle and the injection duty (ratio of the time for injecting hydrogen gas per one cycle of the injection cycle) in the injector 222, the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack 100 and the fuel gas supply amount and The pressure is adjusted. The first pressure sensor 271 measures the primary pressure, the second pressure sensor 272 measures the secondary pressure, and the third pressure sensor 273 measures the downstream pressure of the injector 222.

気液分離器２５０は、第１アノードオフガス排出流路２３２に配置され、燃料電池スタック１００から排出されたアノードオフガスに含まれる液体を分離して第２アノードオフガス排出流路２６２に排出するとともに、液体が分離された後のアノードオフガスをガス循環路２３３に排出する。また、気液分離器２５０は、アノードオフガスから分離された液体を貯留し、パージ弁２６０が開いた場合には、貯留された液体を第２アノードオフガス排出流路２６２に排出する。アノードオフガスに含まれる液体とは、例えば、各単セル１１０における電気化学反応によりカソード側にて生じた生成水であって電解質膜を介してアノード側に透過した生成水が該当する。液体が分離された後のアノードオフガスには、各単セル１１０における電気化学反応で用いられなかった水素ガス、および、各単セル１１０において固体高分子膜を介してカソード側からアノード側へと透過した窒素ガスが含まれ得る。 The gas-liquid separator 250 is arranged in the first anode off-gas discharge flow path 232, separates the liquid contained in the anode-off gas discharged from the fuel cell stack 100, and discharges the liquid to the second anode off-gas discharge flow path 262. The anode off gas after the liquid is separated is discharged to the gas circulation path 233. Further, the gas-liquid separator 250 stores the liquid separated from the anode off-gas, and when the purge valve 260 is opened, discharges the stored liquid to the second anode off-gas discharge flow path 262. The liquid contained in the anode off-gas corresponds to, for example, the generated water generated on the cathode side by the electrochemical reaction in each single cell 110 and permeated to the anode side through the electrolyte membrane. The anode off gas after the liquid is separated is hydrogen gas that was not used in the electrochemical reaction in each single cell 110, and permeates from the cathode side to the anode side in each single cell 110 via a solid polymer membrane. Nitrogen gas may be contained.

循環用ポンプ２４０は、ガス循環路２３３に配置され、気液分離器２５０から排出されたアノードオフガスを燃料ガス供給流路２３１に送出する。パージ弁２６０は、第２アノードオフガス排出流路２６２に配置され、開弁されることにより、気液分離器２５０によって分離された液体を第２アノードオフガス排出流路２６２へと排出する。このとき、一部のアノードオフガスもパージ弁２６０を介して第２アノードオフガス排出流路２６２へと排出される。 The circulation pump 240 is arranged in the gas circulation path 233, and sends the anode off gas discharged from the gas-liquid separator 250 to the fuel gas supply flow path 231. The purge valve 260 is arranged in the second anode off-gas discharge flow path 262, and when the valve is opened, the liquid separated by the gas-liquid separator 250 is discharged to the second anode off-gas discharge flow path 262. At this time, a part of the anode off-gas is also discharged to the second anode off-gas discharge flow path 262 via the purge valve 260.

燃料ガス供給流路２３１は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない燃料ガス供給用のマニホールドと連通している。燃料ガス供給流路２３１には、インジェクタ２２２から燃料ガスが供給され、また、循環用ポンプ２４０からアノードオフガスが供給される。循環用ポンプ２４０から供給されるアノードオフガスは主として各単セル１１０で用いられずに排出された水素ガスを含み、この水素ガスを燃料ガス供給流路２３１に戻して、燃料電池スタック１００に循環供給することにより、燃費の向上が図られる。第１アノードオフガス排出流路２３２は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しないアノードオフガス排出用のマニホールドと連通しており、このマニホールドから燃料電池スタック１００の外部へと排出されるアノードオフガスを、気液分離器２５０へと送出する。第２アノードオフガス排出流路２６２の一端は、パージ弁２６０に接続され、他端は、後述のカソードオフガス排出流路３３１に接続されている。第２アノードオフガス排出流路２６２は、パージ弁２６０が開いたときに気液分離器２５０から排出される液水およびアノードオフガスを、カソードオフガス排出流路３３１に供給する。後述するように、カソードオフガス排出流路３３１は、主として空気からなるカソードオフガスを排出するため、第２アノードオフガス排出流路２６２から排出され、水素ガスを含んだアノードオフガスは、カソードオフガスにより希釈されて外部へと排出される。 The fuel gas supply flow path 231 communicates with a fuel gas supply manifold (not shown) provided in the fuel cell stack 100. Fuel gas is supplied to the fuel gas supply flow path 231 from the injector 222, and anode off gas is supplied from the circulation pump 240. The anode off gas supplied from the circulation pump 240 mainly contains hydrogen gas discharged without being used in each single cell 110, and this hydrogen gas is returned to the fuel gas supply flow path 231 and circulated and supplied to the fuel cell stack 100. By doing so, fuel efficiency can be improved. The first anode off-gas discharge flow path 232 communicates with a manifold for discharging anode off-gas (not shown) provided in the fuel cell stack 100, and the anode off-gas discharged from this manifold to the outside of the fuel cell stack 100 is discharged. , Is sent to the gas-liquid separator 250. One end of the second anode off-gas discharge flow path 262 is connected to the purge valve 260, and the other end is connected to the cathode off-gas discharge flow path 331 described later. The second anode off-gas discharge flow path 262 supplies the liquid water and the anode off-gas discharged from the gas-liquid separator 250 when the purge valve 260 is opened to the cathode off-gas discharge flow path 331. As will be described later, since the cathode off gas discharge flow path 331 discharges the cathode off gas mainly composed of air, the anode off gas is discharged from the second anode off gas discharge flow path 262, and the anode off gas containing hydrogen gas is diluted with the cathode off gas. Is discharged to the outside.

カソード側ガス供給排出機構３００は、「酸化剤ガス供給部」に相当し、燃料電池スタック１００への酸化剤ガスの供給および燃料電池スタック１００からのカソードオフガスの排出を行なう。カソード側ガス供給排出機構３００は、酸化剤ガス供給部分３９１と、カソードオフガス排出部分３９２とを備える。 The cathode side gas supply / discharge mechanism 300 corresponds to the “oxidant gas supply unit”, supplies the oxidant gas to the fuel cell stack 100, and discharges the cathode off gas from the fuel cell stack 100. The cathode side gas supply / discharge mechanism 300 includes an oxidant gas supply portion 391 and a cathode off gas discharge portion 392.

酸化剤ガス供給部分３９１は、燃料電池スタック１００に酸化剤ガスとしての空気を供給する。酸化剤ガス供給部分３９１は、酸化剤ガス供給流路３３０と、温度センサ３０５と、エアクリーナ３１０と、エアコンプレッサ３２０と、カソードバイパス流路３３３と、エア分流弁３４０とを備える。 The oxidant gas supply portion 391 supplies air as an oxidant gas to the fuel cell stack 100. The oxidant gas supply portion 391 includes an oxidant gas supply flow path 330, a temperature sensor 305, an air cleaner 310, an air compressor 320, a cathode bypass flow path 333, and an air diversion valve 340.

酸化剤ガス供給流路３３０は、大気から取り込まれる酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない酸化剤ガス供給マニホールドへと導く。温度センサ３０５は、酸化剤ガス供給部分３９１へと取り込まれる空気の温度を測定する、すなわち、外気温を測定する。エアクリーナ３１０は、酸化剤ガス供給流路３３０に配置され、自身の内部に備えるフィルタにより空気中の塵等の異物を除去し、異物除去後の空気をエアコンプレッサ３２０に供給する。エアコンプレッサ３２０は、酸化剤ガス供給流路３３０に配置され、エアクリーナ３１０から供給される空気を圧縮して下流側へと供給する。カソードバイパス流路３３３は、酸化剤ガス供給流路３３０におけるエアコンプレッサ３２０の下流かつ燃料電池スタック１００の上流において、酸化剤ガス供給流路３３０と接続されている。カソードバイパス流路３３３は、エア分流弁３４０の開度に応じてエアコンプレッサ３２０から供給される圧縮空気の少なくとも一部を、後述のカソードオフガス排出流路３３１へと導く。エア分流弁３４０は、酸化剤ガス供給流路３３０とカソードバイパス流路３３３との接続箇所に配置されている。エア分流弁３４０は、エアコンプレッサ３２０から供給されるエア流量のうち、燃料電池スタック１００へと供給される流量と、カソードバイパス流路３３３へと供給される流量とを調整する。 The oxidant gas supply flow path 330 guides air as an oxidant gas taken in from the atmosphere to an oxidant gas supply manifold (not shown) provided in the fuel cell stack 100. The temperature sensor 305 measures the temperature of the air taken into the oxidant gas supply portion 391, that is, measures the outside air temperature. The air cleaner 310 is arranged in the oxidant gas supply flow path 330, removes foreign matter such as dust in the air by a filter provided inside the air cleaner 310, and supplies the air after removing the foreign matter to the air compressor 320. The air compressor 320 is arranged in the oxidant gas supply flow path 330, compresses the air supplied from the air cleaner 310, and supplies the air to the downstream side. The cathode bypass flow path 333 is connected to the oxidant gas supply flow path 330 downstream of the air compressor 320 in the oxidant gas supply flow path 330 and upstream of the fuel cell stack 100. The cathode bypass flow path 333 guides at least a part of the compressed air supplied from the air compressor 320 according to the opening degree of the air diversion valve 340 to the cathode off gas discharge flow path 331 described later. The air diversion valve 340 is arranged at a connection point between the oxidant gas supply flow path 330 and the cathode bypass flow path 333. The air diversion valve 340 adjusts the flow rate of the air supplied from the air compressor 320 to the flow rate supplied to the fuel cell stack 100 and the flow rate supplied to the cathode bypass flow path 333.

カソードオフガス排出部分３９２は、カソードオフガス排出流路３３１と、カソード背圧弁３５０と、マフラ３６０とを備える。 The cathode off gas discharge portion 392 includes a cathode off gas discharge flow path 331, a cathode back pressure valve 350, and a muffler 360.

カソードオフガス排出流路３３１は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しないカソードオフガス排出マニホールドと接続され、このマニホールドから排出されるカソードオフガスおよび液水を、外部へと導く。カソード背圧弁３５０は、カソードオフガス排出流路３３１と上述のカソードバイパス流路３３３との接続箇所の上流に配置されている。カソード背圧弁３５０は、開度を調整することにより、燃料電池スタック１００のカソード側の背圧を調整する。マフラ３６０は、カソードオフガス排出流路３３１における第２アノードオフガス排出流路２６２との接続箇所の下流側に配置されている。マフラ３６０は、混合ガスの排出音を低減させる。 The cathode off gas discharge flow path 331 is connected to a cathode off gas discharge manifold (not shown) provided in the fuel cell stack 100, and guides the cathode off gas and liquid water discharged from this manifold to the outside. The cathode back pressure valve 350 is arranged upstream of the connection point between the cathode off gas discharge flow path 331 and the above-mentioned cathode bypass flow path 333. The cathode back pressure valve 350 adjusts the back pressure on the cathode side of the fuel cell stack 100 by adjusting the opening degree. The muffler 360 is arranged on the downstream side of the connection point with the second anode off-gas discharge flow path 262 in the cathode off-gas discharge flow path 331. The muffler 360 reduces the exhaust noise of the mixed gas.

燃料電池循環冷却機構４００は、燃料電池スタック１００を介して冷却媒体を循環させることにより燃料電池スタック１００の温度を調整する。本実施形態では、冷却媒体として不凍液を用いるものとするが、不凍液に代えて、純水等の任意の媒体を利用することもできる。燃料電池循環冷却機構４００は、ラジエータ４１０と、温度センサ４２０と、冷却媒体排出流路４４２と、冷却媒体供給流路４４１と、冷却媒体バイパス流路４４３と、冷却媒体分流弁４４４と、循環用ポンプ４３０とを備える。 The fuel cell circulation cooling mechanism 400 adjusts the temperature of the fuel cell stack 100 by circulating the cooling medium through the fuel cell stack 100. In the present embodiment, an antifreeze solution is used as the cooling medium, but an arbitrary medium such as pure water can be used instead of the antifreeze solution. The fuel cell circulation cooling mechanism 400 includes a radiator 410, a temperature sensor 420, a cooling medium discharge flow path 442, a cooling medium supply flow path 441, a cooling medium bypass flow path 443, a cooling medium divergence valve 444, and circulation. It is equipped with a pump 430.

ラジエータ４１０は、冷却媒体排出流路４４２と冷却媒体供給流路４４１とに接続されており、冷却媒体排出流路４４２から流入する冷却媒体を、図示しない電動ファンからの送風等により冷却してから冷却媒体供給流路４４１へと排出する。温度センサ４２０は、冷却媒体排出流路４４２における燃料電池スタック１００との接続箇所の近傍に配置され、冷却媒体排出流路４４２を流れる冷却媒体の温度を測定する。温度センサ４２０により測定された温度は、燃料電池スタック１００の温度として扱われてもよい。冷却媒体排出流路４４２は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない冷却媒体排出用のマニホールドと接続されている。また、冷却媒体排出流路４４２は、冷却媒体分流弁４４４を介して冷却媒体バイパス流路４４３に接続されている。冷却媒体排出流路４４２は、燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体を、ラジエータ４１０または冷却媒体バイパス流路４４３へと導く。冷却媒体供給流路４４１の一端は、ラジエータ４１０に接続されている。冷却媒体供給流路４４１の他端は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない冷却媒体供給用のマニホールドに接続されている。冷却媒体バイパス流路４４３の一端は、冷却媒体分流弁４４４に接続され、他端は冷却媒体供給流路４４１に接続されている。燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体の少なくとも一部は、冷却媒体分流弁４４４の開度に応じて冷却媒体バイパス流路４４３へと導かれる。冷却媒体分流弁４４４は、燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体のうち、ラジエータ４１０へと供給される流量と、冷却媒体バイパス流路４４３へと供給される流量とを調整する。循環用ポンプ４３０は、冷却媒体供給流路４４１における冷却媒体分流弁４４４との接続箇所の下流に設置されている。循環用ポンプ４３０は、ラジエータ４１０、冷却媒体供給流路４４１、燃料電池スタック１００内部の冷却媒体流路、および冷却媒体排出流路４４２により形成される冷却媒体循環流路における冷却媒体の流量を調整する。 The radiator 410 is connected to the cooling medium discharge flow path 442 and the cooling medium supply flow path 441, and after cooling the cooling medium flowing in from the cooling medium discharge flow path 442 by blowing air from an electric fan (not shown) or the like. It is discharged to the cooling medium supply flow path 441. The temperature sensor 420 is arranged near the connection point with the fuel cell stack 100 in the cooling medium discharge flow path 442, and measures the temperature of the cooling medium flowing through the cooling medium discharge flow path 442. The temperature measured by the temperature sensor 420 may be treated as the temperature of the fuel cell stack 100. The cooling medium discharge flow path 442 is connected to a manifold for discharging the cooling medium (not shown) provided in the fuel cell stack 100. Further, the cooling medium discharge flow path 442 is connected to the cooling medium bypass flow path 443 via the cooling medium flow dividing valve 444. The cooling medium discharge flow path 442 guides the cooling medium discharged from the fuel cell stack 100 to the radiator 410 or the cooling medium bypass flow path 443. One end of the cooling medium supply flow path 441 is connected to the radiator 410. The other end of the cooling medium supply flow path 441 is connected to a manifold for supplying a cooling medium (not shown) provided in the fuel cell stack 100. One end of the cooling medium bypass flow path 443 is connected to the cooling medium divergence valve 444, and the other end is connected to the cooling medium supply flow path 441. At least a part of the cooling medium discharged from the fuel cell stack 100 is guided to the cooling medium bypass flow path 443 according to the opening degree of the cooling medium divergence valve 444. The cooling medium divergence valve 444 adjusts the flow rate of the cooling medium discharged from the fuel cell stack 100 to be supplied to the radiator 410 and the flow rate supplied to the cooling medium bypass flow path 443. The circulation pump 430 is installed downstream of the connection point with the cooling medium diversion valve 444 in the cooling medium supply flow path 441. The circulation pump 430 adjusts the flow rate of the cooling medium in the cooling medium circulation flow path formed by the radiator 410, the cooling medium supply flow path 441, the cooling medium flow path inside the fuel cell stack 100, and the cooling medium discharge flow path 442. To do.

電源回路５００は、燃料電池スタック１００と二次電池５５０とのうちの少なくとも一方からトラクションモータ２０やエアコンプレッサ３２０等の補機類に電力を供給する。また、電源回路５００は、燃料電池スタック１００の出力電流（以下、「ＦＣ電流」と呼ぶ）を調整する。また、電源回路５００は、二次電池５５０への充電を制御する。電源回路５００は、燃料電池制御用コンバータ５３０と、インバータ（「ＩＮＶ」とも呼ぶ）５２０と、二次電池制御用コンバータ５６０と、二次電池温度センサ５５２と、二次電池測定部（「ＢＡＴ測定部」とも呼ぶ）５５５と、電流測定部５７０と、セルモニタ５８０とを備える。 The power supply circuit 500 supplies electric power to auxiliary machinery such as the traction motor 20 and the air compressor 320 from at least one of the fuel cell stack 100 and the secondary battery 550. Further, the power supply circuit 500 adjusts the output current (hereinafter, referred to as “FC current”) of the fuel cell stack 100. Further, the power supply circuit 500 controls charging of the secondary battery 550. The power supply circuit 500 includes a fuel cell control converter 530, an inverter (also referred to as “INV”) 520, a secondary battery control converter 560, a secondary battery temperature sensor 552, and a secondary battery measurement unit (“BAT measurement”). It includes a 555 unit), a current measuring unit 570, and a cell monitor 580.

燃料電池制御用コンバータ５３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、燃料電池スタック１００の出力電圧を昇圧する。また、燃料電池制御用コンバータ５３０は、内蔵されているスイッチング素子のスイッチング周波数を制御部７００からの指示に従って調整することにより、ＦＣ電流を調整する。電流測定部５７０は、燃料電池スタック１００の電極板１１１と燃料電池制御用コンバータ５３０とを接続する配線に流れるＦＣ電流を測定する。セルモニタ５８０は、「電圧測定部」に相当し、各単セル１１０の電圧（「セル電圧」とも呼ぶ）を測定し、燃料電池スタック１００の電圧（「スタック電圧」とも呼ぶ）を測定する。 The fuel cell control converter 530 is a DC / DC converter and boosts the output voltage of the fuel cell stack 100. Further, the fuel cell control converter 530 adjusts the FC current by adjusting the switching frequency of the built-in switching element according to the instruction from the control unit 700. The current measuring unit 570 measures the FC current flowing through the wiring connecting the electrode plate 111 of the fuel cell stack 100 and the fuel cell control converter 530. The cell monitor 580 corresponds to a "voltage measuring unit", measures the voltage of each single cell 110 (also referred to as "cell voltage"), and measures the voltage of the fuel cell stack 100 (also referred to as "stack voltage").

二次電池５５０は、リチウムイオン電池により構成され、燃料電池スタック１００と共に燃料電池システム１０における電力供給源として機能する。なお、リチウムイオン電池に代えて、ニッケル水素電池などの他の任意の種類の電池により構成されてもよい。 The secondary battery 550 is composed of a lithium ion battery and functions as a power supply source in the fuel cell system 10 together with the fuel cell stack 100. Instead of the lithium ion battery, it may be composed of any other type of battery such as a nickel hydrogen battery.

二次電池制御用コンバータ５６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、二次電池５５０の出力電圧を昇圧する。また、二次電池制御用コンバータ５６０は、トラクションモータ２０の回生電力と燃料電池スタック１００の出力電力とのうちの少なくとも一方を降圧して二次電池５５０に供給する。インバータ５２０は、燃料電池スタック１００および二次電池５５０にそれぞれ電気的に接続されており、燃料電池スタック１００および二次電池５５０から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。変換された交流電圧は、トラクションモータ２０に供給される。また、インバータ５２０は、トラクションモータ２０から出力される回生電力の交流電圧を直流電圧に変換して二次電池制御用コンバータ５６０に出力する。 The secondary battery control converter 560 is a DC / DC converter and boosts the output voltage of the secondary battery 550. Further, the secondary battery control converter 560 steps down at least one of the regenerative power of the traction motor 20 and the output power of the fuel cell stack 100 and supplies it to the secondary battery 550. The inverter 520 is electrically connected to the fuel cell stack 100 and the secondary battery 550, respectively, and converts the DC voltage output from the fuel cell stack 100 and the secondary battery 550 into an AC voltage. The converted AC voltage is supplied to the traction motor 20. Further, the inverter 520 converts the AC voltage of the regenerative power output from the traction motor 20 into a DC voltage and outputs the AC voltage to the secondary battery control converter 560.

二次電池測定部５５５は、二次電池温度センサ５５２の出力値から二次電池５５０の温度を検出する。また、二次電池測定部５５５は、二次電池５５０と二次電池制御用コンバータ５６０を接続する配線に流れる電流を測定するとともに、配線間の電圧を測定する。そして、二次電池測定部５５５で測定された二次電池５５０の温度、電流および電圧は、制御部７００に供給されて、制御部７００における二次電池制御用コンバータ５６０の制御に利用される。二次電池測定部５５５は、二次電池５５０の温度を測定する「温度測定部」に相当する。 The secondary battery measuring unit 555 detects the temperature of the secondary battery 550 from the output value of the secondary battery temperature sensor 552. Further, the secondary battery measuring unit 555 measures the current flowing through the wiring connecting the secondary battery 550 and the secondary battery control converter 560, and also measures the voltage between the wirings. Then, the temperature, current, and voltage of the secondary battery 550 measured by the secondary battery measuring unit 555 are supplied to the control unit 700 and used for controlling the secondary battery control converter 560 in the control unit 700. The secondary battery measuring unit 555 corresponds to a "temperature measuring unit" that measures the temperature of the secondary battery 550.

制御部７００は、マイクロプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、を備えるコンピュータとして構成されている。マイクロプロセッサは、あらかじめＲＯＭに記憶されている制御用プログラムを、ＲＡＭを利用しながら実行することにより、燃料電池システム１０の動作を制御する機能部として動作する。制御部７００は、上述の遮断弁２２０、圧力センサ２７１〜２７３、循環用ポンプ２４０、パージ弁２６０、エアコンプレッサ３２０、エア分流弁３４０、カソード背圧弁３５０、モータ冷却分流弁３７０、循環用ポンプ４３０、冷却媒体分流弁４４４、インバータ５２０、燃料電池制御用コンバータ５３０、二次電池制御用コンバータ５６０にそれぞれ電気的に接続され、これらを制御する。また、制御部７００は、上述の圧力センサ２７１〜２７３、温度センサ３０５、二次電池測定部５５５、電流測定部５７０、セルモニタ５８０にそれぞれ電気的に接続され、これらセンサの測定値を取得する。 The control unit 700 is configured as a computer including a microprocessor and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The microprocessor operates as a functional unit that controls the operation of the fuel cell system 10 by executing the control program stored in the ROM in advance while using the RAM. The control unit 700 includes the above-mentioned shutoff valve 220, pressure sensor 271-273, circulation pump 240, purge valve 260, air compressor 320, air diversion valve 340, cathode back pressure valve 350, motor cooling diversion valve 370, and circulation pump 430. , Cooling medium diversion valve 444, inverter 520, fuel cell control converter 530, and secondary battery control converter 560, respectively, which are electrically connected to control them. Further, the control unit 700 is electrically connected to the above-mentioned pressure sensors 271 to 273, the temperature sensor 305, the secondary battery measurement unit 555, the current measurement unit 570, and the cell monitor 580, respectively, and acquires the measurement values of these sensors.

なお、図１には、制御部７００の機能部として、システム制御部７１０とＦＣ制御部７２０とＢＡＴ制御部７３０とＦＣ特性測定部７４０と下限電圧制御部７５０と記憶部７６０とが示されている。記憶部７６０は不揮発性の書き換え可能な記憶装置で構成される。 Note that FIG. 1 shows a system control unit 710, an FC control unit 720, a BAT control unit 730, an FC characteristic measurement unit 740, a lower limit voltage control unit 750, and a storage unit 760 as functional units of the control unit 700. There is. The storage unit 760 is composed of a non-volatile rewritable storage device.

システム制御部７１０は、システム全体の制御を担う機能部であり、ＦＣ制御部７２０およびＢＡＴ制御部７３０の動作を制御する。 The system control unit 710 is a functional unit that controls the entire system, and controls the operations of the FC control unit 720 and the BAT control unit 730.

ＦＣ制御部７２０は、アノード側ガス供給排出機構２００、カソード側ガス供給排出機構３００、燃料電池循環冷却機構４００を制御して、燃料電池スタック１００による発電を制御するとともに、燃料電池制御用コンバータ５３０の動作を制御する。より具体的には、ＦＣ制御部７２０は、燃料電池スタック１００の出力電圧によって表される単セル１１０の電圧が、下限電圧と上限電圧で定められる動作範囲内となるように、燃料電池スタック１００が出力する電力を制御する。 The FC control unit 720 controls the anode side gas supply / discharge mechanism 200, the cathode side gas supply / discharge mechanism 300, and the fuel cell circulation cooling mechanism 400 to control the power generation by the fuel cell stack 100 and the fuel cell control converter 530. Control the operation of. More specifically, the FC control unit 720 sets the fuel cell stack 100 so that the voltage of the single cell 110 represented by the output voltage of the fuel cell stack 100 is within the operating range defined by the lower limit voltage and the upper limit voltage. Controls the power output by.

ＢＡＴ制御部７３０は、二次電池制御用コンバータ５６０を制御して二次電池５５０の充放電を制御する。図２は、二次電池５５０のＳＯＣと出力制限との関係の一例を示す説明図である。図３は、二次電池５５０の温度と出力制限との関係の一例を示す説明図である。ＳＯＣは、二次電池の充電状態［％］を意味する。これらの関係は、それぞれ、テーブルとして記憶部７６０に格納されている。ＢＡＴ制御部７３０は、二次電池測定部５５５で取得された二次電池５５０の電圧、電流、および温度から求められるＳＯＣに対応する出力制限Ｐｂｔ＿ｓｏｃ［Ｗ］をテーブルから取得する。また、ＢＡＴ制御部７３０は、二次電池５５０の温度に対応する出力制限Ｐｂｔ＿ｔｍｐ［Ｗ］をテーブルから取得する。そして、ＢＡＴ制御部７３０は、二次電池５５０の出力が、取得した出力制限Ｐｂｔ＿ｓｏｃと出力制限Ｐｂｔ＿ｔｍｐのうちの小さいほうの値以下となるように、二次電池制御用コンバータ５６０の動作を制御する。これにより、二次電池５５０は、その温度が上限温度未満で動作するように制御される。 The BAT control unit 730 controls the secondary battery control converter 560 to control the charging / discharging of the secondary battery 550. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the SOC of the secondary battery 550 and the output limit. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the temperature of the secondary battery 550 and the output limit. SOC means the state of charge [%] of the secondary battery. Each of these relationships is stored in the storage unit 760 as a table. The BAT control unit 730 acquires the output limit Pbt_soc [W] corresponding to the SOC obtained from the voltage, current, and temperature of the secondary battery 550 acquired by the secondary battery measurement unit 555 from the table. Further, the BAT control unit 730 acquires the output limit Pbt_tmp [W] corresponding to the temperature of the secondary battery 550 from the table. Then, the BAT control unit 730 controls the operation of the secondary battery control converter 560 so that the output of the secondary battery 550 is equal to or less than the smaller value of the acquired output limit Pbt_soc and output limit Pbt_tmp. .. As a result, the secondary battery 550 is controlled so that its temperature operates below the upper limit temperature.

ＦＣ特性測定部７４０は、燃料電池スタック１００による発電動作中において、電流測定部５７０およびセルモニタ５８０による測定値を利用して、燃料電池スタック１００の出力特性として、電流−電圧特性（「ＩＶ特性」とも呼ぶ）を測定する。なお、初期のＩＶ特性は記憶部７６０に格納されている。 The FC characteristic measuring unit 740 uses the measured values by the current measuring unit 570 and the cell monitor 580 during the power generation operation by the fuel cell stack 100 to obtain the current-voltage characteristic (“IV characteristic”” as the output characteristic of the fuel cell stack 100. Also called). The initial IV characteristics are stored in the storage unit 760.

下限電圧制御部７５０は、以下で説明するように検出される燃料電池スタック１００の劣化の度合いに応じて燃料電池スタック１００の下限電圧を制御する。 The lower limit voltage control unit 750 controls the lower limit voltage of the fuel cell stack 100 according to the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 detected as described below.

図４は、下限電圧制御部７５０による下限電圧制御のフローチャートである。下限電圧制御部７５０は、例えば、システム起動時、一定の運転時間の経過時等において、ＦＣ特性測定部７４０によってＩＶ特性の測定を行ない、その測定結果が記憶部７６０に記憶された後、以下で説明する下限電圧制御を実行する。 FIG. 4 is a flowchart of the lower limit voltage control by the lower limit voltage control unit 750. The lower limit voltage control unit 750 measures the IV characteristics by the FC characteristic measurement unit 740 at the time of system startup, elapse of a certain operation time, etc., and after the measurement results are stored in the storage unit 760, the following Perform the lower limit voltage control described in.

まず、ステップＳ１０１において、下限電圧制御部７５０は、あらかじめ記憶部７６０に記憶されている燃料電池スタック１００の最大出力電力Ｐｍａｘと、以前のＩＶ特性の測定時に取得されて記憶部７６０に記憶されているＦＣ電流の最大値（以下、「ＦＣ最大電流」とも呼ぶ）Ｉｂｍａｘと、を記憶部７６０から読み出す。なお、以下では、以前のＩＶ特性の測定時に取得されたＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘを「前回ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ（ｐ）」とも呼ぶ。また、最大出力電力Ｐｍａｘは、燃料電池システム１０の運用開始前の燃料電池スタック１００に劣化がない初期状態において、初期設定される下限電圧ＶＬｏと、出力電圧Ｖｆｃが下限電圧ＶＬｏである場合の出力電流Ｉｆｃの値Ｉｏｍａｘ（「初期ＦＣ最大電流Ｉｏｍａｘ」とも呼ぶ）との積である。また、前回ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ（ｐ）の初期値は、初期ＦＣ最大電流Ｉｏｍａｘである。なお、燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃは、燃料電池スタック１００の１つの単セル１１０の電圧（「セル電圧」とも呼ぶ）である。このセル電圧は、セルモニタ５８０（図１参照）によって測定される燃料電池スタック１００の電極板１１１間の電圧を単セル１１０の数で除算することで求められる平均値であり、通常、０．６５Ｖ〜０．８５Ｖの範囲内とされる。また、下限電圧ＶＬはセル電圧の下限電圧であり、通常、０．６５Ｖ〜０．７Ｖの範囲内で設定される。初期の下限電圧ＶＬｏは、通常、０．７Ｖに設定される。 First, in step S101, the lower limit voltage control unit 750 is stored in the storage unit 760 after being acquired at the time of measuring the maximum output power Pmax of the fuel cell stack 100 stored in the storage unit 760 in advance and the previous IV characteristics. The maximum value of the FC current (hereinafter, also referred to as "FC maximum current") Ibmax is read from the storage unit 760. In the following, the FC maximum current Ibmax acquired at the time of the previous measurement of the IV characteristic is also referred to as "previous FC maximum current Ibmax (p)". Further, the maximum output power Pmax is the output when the lower limit voltage VLo initially set and the output voltage Vfc are the lower limit voltage VLo in the initial state where the fuel cell stack 100 before the start of operation of the fuel cell system 10 is not deteriorated. It is the product of the current Ifc value Iomax (also referred to as “initial FC maximum current Iomax”). Further, the initial value of the previous FC maximum current Ibmax (p) is the initial FC maximum current Iomax. The output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 is the voltage of one single cell 110 of the fuel cell stack 100 (also referred to as “cell voltage”). This cell voltage is an average value obtained by dividing the voltage between the electrode plates 111 of the fuel cell stack 100 measured by the cell monitor 580 (see FIG. 1) by the number of single cells 110, and is usually 0.65 V. It is within the range of ~ 0.85V. The lower limit voltage VL is the lower limit voltage of the cell voltage, and is usually set in the range of 0.65V to 0.7V. The initial lower limit voltage VLo is usually set to 0.7V.

次に、ステップＳ１０２において、下限電圧制御部７５０は、ＦＣ特性測定部７４０によって測定されたＩＶ特性から算出される電流−電力特性（「ＩＰ特性」とも呼ぶ）に基づいて、最大出力電力Ｐｍａｘに対応する出力電流Ｉｆｃを現在の最大出力電流Ｉｂｍａｘ（「現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ」とも呼ぶ）として取得する（ステップＳ１０２）。 Next, in step S102, the lower limit voltage control unit 750 sets the maximum output power Pmax based on the current-power characteristics (also referred to as “IP characteristics”) calculated from the IV characteristics measured by the FC characteristic measurement unit 740. The corresponding output current Ifc is acquired as the current maximum output current Ibmax (also referred to as "current FC maximum current Ibmax") (step S102).

ここで、現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘが前回ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ（ｐ）よりも大きいことは（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いが大きくなっていることを意味する。そこで、この場合には、下限電圧制御部７５０は、ステップＳ１０４において、最大出力電力Ｐｍａｘを燃料電池スタック１００の劣化の度合いを示す現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘで除算することで、現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘを出力可能とする燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃの値を、下限電圧ＶＬとして算出する。そして、ステップＳ１０５において、下限電圧制御部７５０は、算出した下限電圧ＶＬを記憶部７６０に記憶して、処理を終了する。一方、現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘが前回ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ（ｐ）以下の場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いは大きくなっていないので、下限電圧制御部７５０は、下限電圧ＶＬを算出することなく、処理を終了する。 Here, the fact that the current FC maximum current Ibmax is larger than the previous FC maximum current Ibmax (p) (step S103: YES) means that the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is large. Therefore, in this case, the lower limit voltage control unit 750 divides the maximum output power Pmax by the current FC maximum current Ibmax indicating the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 in step S104 to obtain the current FC maximum current Ibmax. The value of the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 that can be output is calculated as the lower limit voltage VL. Then, in step S105, the lower limit voltage control unit 750 stores the calculated lower limit voltage VL in the storage unit 760, and ends the process. On the other hand, when the current FC maximum current Ibmax is equal to or less than the previous FC maximum current Ibmax (p) (step S103: NO), the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is not large, so that the lower limit voltage control unit 750 The process ends without calculating the lower limit voltage VL.

図５は、下限電圧制御部７５０によって設定される下限電圧ＶＬについて示す説明図である。図５の上段のグラフは、燃料電池スタック１００のＩＶ特性を示すグラフであり、図５の下段のグラフは、上段のＩＶ特性から算出されるＩＰ特性を示している。なお、図５の実線で示すＩＶ特性ＣＩＶｏおよびＩＰ特性ＣＩＰｏは、初期状態の特性を示しており、あらかじめ記憶部７６０に記憶されている。また、図５の一点鎖線で示すＩＶ特性ＣＩＶｂは、燃料電池システム１０が運用されて燃料電池スタック１００が劣化した状態で、ＦＣ特性測定部７４０によって測定されたＩＶ特性の一例を示している。また、一点鎖線で示すＩＰ特性ＣＩＰｂは、ＩＶ特性ＣＩＶｂから算出されるＩＰ特性を示している。なお、ＦＣ特性測定部７４０によるＩＶ特性の測定は、燃料電池スタック１００による発電が実行されている間において、接近した時間帯で複数の出力電圧Ｖｆｃおよび出力電流Ｉｆｃを測定することによって実行される。この際、現在設定されている下限電圧ＶＬよりも低い出力電圧Ｖｆｃ及びこれに対応する出力電流Ｉｆｃについては、外挿法を用いて算出される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a lower limit voltage VL set by the lower limit voltage control unit 750. The upper graph of FIG. 5 is a graph showing the IV characteristics of the fuel cell stack 100, and the lower graph of FIG. 5 shows the IP characteristics calculated from the upper IV characteristics. The IV characteristic CIVo and the IP characteristic CIPo shown by the solid line in FIG. 5 show the characteristics in the initial state and are stored in the storage unit 760 in advance. Further, the IV characteristic CIVb shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5 shows an example of the IV characteristic measured by the FC characteristic measuring unit 740 in a state where the fuel cell system 10 is operated and the fuel cell stack 100 is deteriorated. Further, the IP characteristic CIPb shown by the alternate long and short dash line indicates the IP characteristic calculated from the IV characteristic CIVb. The measurement of the IV characteristic by the FC characteristic measuring unit 740 is executed by measuring a plurality of output voltages Vfc and output current Ifc in close time zones while the power generation by the fuel cell stack 100 is being executed. .. At this time, the output voltage Vfc lower than the currently set lower limit voltage VL and the corresponding output current Ifc are calculated by using the extrapolation method.

燃料電池スタック１００の劣化が進行すると、図５に示したＩＶ特性ＣＩＶｂおよびＩＰ特性ＣＩＰｂのように、初期状態のＩＶ特性ＣＩＶｏおよびＩＰ特性ＣＩＰｏに比べて出力性能が低下する。このため、燃料電池スタック１００は、初期状態における下限電圧ＶＬｏでは、初期ＦＣ最大電流Ｉｏｍａｘおよび最大出力電力Ｐｍａｘの出力が可能であったのに対して、劣化状態における下限電圧ＶＬｏでは、初期ＦＣ最大電流Ｉｏｍａｘおよび最大出力電力Ｐｍａｘの出力ができなくなる。 As the deterioration of the fuel cell stack 100 progresses, the output performance deteriorates as compared with the IV characteristic CIVo and the IP characteristic CIPo in the initial state, as in the IV characteristic CIVb and the IP characteristic CIPb shown in FIG. Therefore, the fuel cell stack 100 can output the initial FC maximum current Iomax and the maximum output power Pmax at the lower limit voltage VLo in the initial state, whereas the initial FC maximum at the lower limit voltage VLo in the deteriorated state. The current Iomax and the maximum output power Pmax cannot be output.

そこで、第１実施形態の下限電圧制御（図４参照）では、劣化した状態の燃料電池スタック１００のＩＰ特性ＣＩＰｂに基づいて、最大出力電力Ｐｍａｘに対応する現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘを求める。そして、最大出力電力Ｐｍａｘおよび現在ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘを出力可能とする出力電圧Ｖｆｃの値ＶＬｂを求めて、下限電圧ＶＬとして設定することとした。これにより、燃料電池スタック１００の劣化が進行しても、劣化の度合いが大きいほど下限電圧ＶＬを低く設定することができる。この結果、下限電圧ＶＬによる出力電圧Ｖｆｃの制限によって燃料電池スタック１００の出力不足の発生およびその発生量を低減することが可能となる。そして、燃料電池スタック１００の出力不足分を補うために、二次電池５５０がその不足分に対応する電力を増加して出力することを低減することが可能となる。これにより、二次電池５５０の出力増加によって発生する二次電池５５０の温度上昇を抑制することができる。この結果、二次電池５５０の温度が上昇することによって二次電池５５０に出力制限が発生し(図３参照）、二次電池５５０によって燃料電池スタック１００の出力不足分を補うことが不可となって、トラクションモータ２０等の負荷が要求する電力を燃料電池システム１０が出力できなくなってしまうことを抑制することが可能となる。そして、運転者が感じるドライバビリティの低下を抑制することが可能となる。 Therefore, in the lower limit voltage control (see FIG. 4) of the first embodiment, the current FC maximum current Ibmax corresponding to the maximum output power Pmax is obtained based on the IP characteristic CIPb of the deteriorated fuel cell stack 100. Then, the value VLb of the output voltage Vfc that enables the output of the maximum output power Pmax and the current FC maximum current Ibmax is obtained and set as the lower limit voltage VL. As a result, even if the deterioration of the fuel cell stack 100 progresses, the lower limit voltage VL can be set lower as the degree of deterioration increases. As a result, it is possible to reduce the occurrence of output shortage of the fuel cell stack 100 and the amount of the output shortage by limiting the output voltage Vfc by the lower limit voltage VL. Then, in order to make up for the output shortage of the fuel cell stack 100, it is possible to reduce that the secondary battery 550 increases and outputs the electric power corresponding to the shortage. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the secondary battery 550 caused by the increase in the output of the secondary battery 550. As a result, the temperature of the secondary battery 550 rises, causing an output limit on the secondary battery 550 (see FIG. 3), and the secondary battery 550 cannot make up for the insufficient output of the fuel cell stack 100. Therefore, it is possible to prevent the fuel cell system 10 from being unable to output the electric power required by the load of the traction motor 20 or the like. Then, it becomes possible to suppress the decrease in drivability felt by the driver.

なお、下限電圧ＶＬの値は、課題で説明したように、膜電極接合体のカソードの触媒の露出が発生する一定の低電圧（例えば、０．６Ｖ）以下とならないようにするために設定されるものであり、マージンを考慮して、下限電圧ＶＬの初期値ＶＬｏは、０．７Ｖ程度に設定される。従って、下限電圧ＶＬの値を初期値ＶＬｏより低くしても、上記一定の低電圧よりも大きい値であれば、カソードの触媒の劣化への影響は抑制することができる。そこで、上記したように、劣化の度合いに応じて下限電圧ＶＬを初期値ＶＬｏよりも低い値に設定することにより、下限電圧ＶＬのマージンは小さくなるが、上記した効果を得ることができる。 The lower limit voltage VL value is set so as not to be a certain low voltage (for example, 0.6 V) or less at which the catalyst of the cathode of the membrane electrode assembly is exposed, as described in the problem. The initial value VLo of the lower limit voltage VL is set to about 0.7 V in consideration of the margin. Therefore, even if the value of the lower limit voltage VL is lower than the initial value VLo, if the value is larger than the above-mentioned constant low voltage, the influence on the deterioration of the catalyst of the cathode can be suppressed. Therefore, as described above, by setting the lower limit voltage VL to a value lower than the initial value VLo according to the degree of deterioration, the margin of the lower limit voltage VL becomes smaller, but the above-mentioned effect can be obtained.

なお、以上説明した第１実施形態において、制御部７００、より具体的には、ＦＣ制御部７２０およびＢＡＴ制御部７３０が「制御部」に相当する。また、下限電圧制御部７５０が「劣化検出部」に相当し、ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘが「燃料電池スタックの出力状態」に相当する。 In the first embodiment described above, the control unit 700, more specifically, the FC control unit 720 and the BAT control unit 730 correspond to the "control unit". Further, the lower limit voltage control unit 750 corresponds to the "deterioration detection unit", and the FC maximum current Ibmax corresponds to the "fuel cell stack output state".

Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態における燃料電池システム１０Ｂの制御部７００Ｂを示す機能ブロック図である。図６において、制御部７００Ｂ以外の構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０（図１参照）と同じであるので、図示および説明を省略する。 B. Second embodiment:
FIG. 6 is a functional block diagram showing a control unit 700B of the fuel cell system 10B according to the second embodiment. In FIG. 6, the configuration other than the control unit 700B is the same as that of the fuel cell system 10 (see FIG. 1) of the first embodiment, and thus the illustration and description will be omitted.

制御部７００Ｂは、第１実施形態の制御部７００の下限電圧制御部７５０に替えて下限電圧制御部７５０Ｂを備えるとともに、下限ガード回数測定部７５５Ｂを備える。下限ガード回数測定部７５５Ｂは、以下で説明するように、下限電圧によって燃料電池スタック１００の出力電圧が制限される回数（以下、「下限ガード回数」とも呼ぶ）を測定する。下限電圧制御部７５０Ｂは、以下で説明するように、下限ガード回数から検出される燃料電池スタック１００の劣化の度合いに応じて燃料電池スタック１００の下限電圧を制御する。 The control unit 700B includes a lower limit voltage control unit 750B instead of the lower limit voltage control unit 750 of the control unit 700 of the first embodiment, and also includes a lower limit guard number measurement unit 755B. As will be described below, the lower limit guard number measurement unit 755B measures the number of times the output voltage of the fuel cell stack 100 is limited by the lower limit voltage (hereinafter, also referred to as “lower limit guard number”). As described below, the lower limit voltage control unit 750B controls the lower limit voltage of the fuel cell stack 100 according to the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 detected from the number of lower limit guards.

図７は、下限電圧制御部７５０Ｂによる下限電圧制御のフローチャートである。下限電圧制御部７５０Ｂは、例えば、システム起動時や一定の時間周期で、以下で説明する下限電圧制御を実行する。 FIG. 7 is a flowchart of the lower limit voltage control by the lower limit voltage control unit 750B. The lower limit voltage control unit 750B executes the lower limit voltage control described below, for example, when the system is started or at a fixed time cycle.

まず、ステップＳ１１１において、下限電圧制御部７５０Ｂは、記憶部７６０に記憶されている運転時間Ｔｄと、以前の下限電圧制御の実行時に取得されて記憶部７６０に記憶されている前回劣化度合いＫｇ（ｐ）と、を記憶部７６０から読み出す。 First, in step S111, the lower limit voltage control unit 750B has the operation time Td stored in the storage unit 760 and the previous deterioration degree Kg (previous deterioration degree Kg acquired at the time of executing the previous lower limit voltage control and stored in the storage unit 760). p) and are read from the storage unit 760.

次に、燃料電池スタック１００から電力を供給可能な状態を意味するシステム起動状態である場合には（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、下限電圧制御部７５０Ｂは、ステップＳ１１３において、運転時間Ｔｄに一定時間ｄｔを加算し、加算後の運転時間Ｔｄを記憶部７６０に記憶する。そして、下限電圧制御部７５０Ｂは、運転時間Ｔｄが所定値Ｔｒよりも大きくなるまでの間（ステップＳ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１１２〜Ｓ１１４による運転時間Ｔｄの計測を実行する。所定値Ｔｒは、燃料電池スタック１００の劣化速度に依存して決定される値であり、劣化の進行がＩＶ特性の変化として現れる時間に設定される。この所定値Ｔｒは単セル１１０の構造や燃料電池システム１０の動作方法に依存する。 Next, when the system is in the system start state, which means that power can be supplied from the fuel cell stack 100 (step S112: YES), the lower limit voltage control unit 750B sets the operation time Td to dt for a certain period of time in step S113. Is added, and the operation time Td after the addition is stored in the storage unit 760. Then, the lower limit voltage control unit 750B executes the measurement of the operation time Td in steps S112 to S114 until the operation time Td becomes larger than the predetermined value Tr (step S115: NO). The predetermined value Tr is a value determined depending on the deterioration rate of the fuel cell stack 100, and is set to a time during which the progress of deterioration appears as a change in IV characteristics. This predetermined value Tr depends on the structure of the single cell 110 and the operation method of the fuel cell system 10.

運転時間Ｔｄが所定値Ｔｒよりも大きくなった場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１１６において、下限電圧制御部７５０Ｂは、記憶部７６０から下限ガード回数Ｎｔを読み出し、ステップＳ１１７において、下限ガード回数Ｎｔを運転時間Ｔｄで除算することで、単位時間当たりの下限ガード回数の値を現在の劣化度合いＫｇとして算出する。なお、下限ガード回数Ｎｔについては、後述する下限ガード回数測定部７５５Ｂによる下限ガード回数測定において説明する。 When the operation time Td becomes larger than the predetermined value Tr (step S115: YES), in step S116, the lower limit voltage control unit 750B reads the lower limit guard number Nt from the storage unit 760, and in step S117, the lower limit guard number Nt. Is divided by the operating time Td to calculate the value of the lower limit number of guards per unit time as the current degree of deterioration Kg. The lower limit guard number Nt will be described in the lower limit guard number measurement by the lower limit guard number measurement unit 755B described later.

ここで、現在の劣化度合いＫｇが前回劣化度合いＫｇ（ｐ）よりも大きいことは(ステップＳ１１８：ＹＥＳ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いが大きくなっていることを意味する。そこで、この場合には、下限電圧制御部７５０Ｂは、ステップＳ１１９において、記憶部７６０にあらかじめ記憶されているテーブルを用いて、現在の劣化度合いＫｇに対応する下限電圧ＶＬを決定する。 Here, the fact that the current degree of deterioration Kg is larger than the previous degree of deterioration Kg (p) (step S118: YES) means that the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is large. Therefore, in this case, the lower limit voltage control unit 750B determines the lower limit voltage VL corresponding to the current degree of deterioration Kg by using the table stored in the storage unit 760 in advance in step S119.

図８は、劣化度合いＫｇと下限電圧ＶＬとの関係の一例を示す説明図である。この関係を示す情報は、テーブルとして記憶部７６０にあらかじめ記憶されている。下限電圧制御部７５０Ｂは、テーブルを用いて、例えば、現在の劣化度合いＫｇの値Ｋｇｂに対応する下限電圧ＶＬの値ＶＬｂを決定することができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the degree of deterioration Kg and the lower limit voltage VL. Information indicating this relationship is stored in advance in the storage unit 760 as a table. The lower limit voltage control unit 750B can determine, for example, the value VLb of the lower limit voltage VL corresponding to the current value Kgb of the degree of deterioration Kg using the table.

次に、下限電圧制御部７５０Ｂは、ステップＳ１２０において、算出した現在の劣化度合いＫｇを前回劣化度合いＫｇ（ｐ）として記憶部７６０に記憶するとともに、決定した下限電圧ＶＬを記憶部７６０に記憶する。そして、下限電圧制御部７５０Ｂは、ステップＳ１２１において、下限電圧決定フラグをＯＮとし、ステップＳ１２２において記憶部７６０に記憶されている運転時間Ｔｄをリセットして、処理を終了する。 Next, the lower limit voltage control unit 750B stores the calculated current deterioration degree Kg as the previous deterioration degree Kg (p) in the storage unit 760 in step S120, and stores the determined lower limit voltage VL in the storage unit 760. .. Then, the lower limit voltage control unit 750B turns on the lower limit voltage determination flag in step S121, resets the operation time Td stored in the storage unit 760 in step S122, and ends the process.

一方、現在の劣化度合いＫｇが前回劣化度合いＫｇ（ｐ）以下の場合には(ステップＳ１１８：ＮＯ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いが大きくなっていないので、この場合には、下限電圧制御部７５０Ｂは、ステップＳ１１９，Ｓ１２０を行なわずに、ステップＳ１２１，Ｓ１２２を行なって、処理を終了する。 On the other hand, when the current degree of deterioration Kg is less than or equal to the previous degree of deterioration Kg (p) (step S118: NO), the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is not large. In this case, the lower limit voltage control is performed. The unit 750B performs steps S121 and S122 without performing steps S119 and S120, and ends the process.

図９は、下限ガード回数測定部７５５Ｂによる下限ガード回数測定のフローチャートである。下限ガード回数測定部７５５Ｂは、例えば、一定の時間周期で、以下で説明する下限ガード回数測定を実行する。 FIG. 9 is a flowchart of the lower limit guard number measurement by the lower limit guard number measurement unit 755B. The lower limit guard number measurement unit 755B executes, for example, the lower limit guard number measurement described below at a fixed time cycle.

まず、ステップＳ１３１において、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、記憶部７６０に記憶されている下限ガード回数Ｎｔを読み出す。そして、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、燃料電池スタック１００に対する要求電力Ｐｆｃｒｑが所定値Ｐｆｃｒよりも大きく、かつ、燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄ未満となるまでの間（ステップＳ１３２：ＮＯ）、待機する。そして、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄよりも大きくなるまでの間（ステップＳ１３３：ＮＯ）、待機する。そして、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄよりも大きくなった場合に（ステップＳ１３３：ＹＥＳ）、ステップＳ１３４において下限ガード回数Ｎｔに回数１を加算し、ステップＳ１３５において、下限ガード回数Ｎｔを記憶部７６０に記憶する。 First, in step S131, the lower limit guard number measurement unit 755B reads out the lower limit guard number Nt stored in the storage unit 760. Then, the lower limit guard number measurement unit 755B is until the required power Pfcrq for the fuel cell stack 100 is larger than the predetermined value Pfcr and the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 is less than the guard determination voltage Vd (step S132). : NO), wait. Then, the lower limit guard number measurement unit 755B stands by until the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 becomes larger than the guard determination voltage Vd (step S133: NO). Then, when the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 becomes larger than the guard determination voltage Vd (step S133: YES), the lower limit guard number measurement unit 755B adds the number 1 to the lower limit guard number Nt in step S134. , In step S135, the lower limit guard number Nt is stored in the storage unit 760.

図１０は、下限ガード回数の測定について示す説明図である。ガード判定電圧Ｖｄは、現在設定されている下限電圧ＶＬにマージン電圧Ｖαを加算した電圧である。出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄよりも低くなった場合には、下限電圧ＶＬで制限される状態となっていることを示している。そして、この状態が継続した後、出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄよりも大きくなった場合には、出力電圧Ｖｆｃが下限電圧ＶＬで制限される状態から脱出したことを示している。なお、マージン電圧Ｖαは、下限電圧ＶＬによる出力電圧Ｖｆｃの制限が実行されている間の制御応答に依存して発生しうる電圧のばらつきによる誤判定を無くすためのマージンである。そこで、図９のステップＳ１３２〜Ｓ１３４は、出力電圧Ｖｆｃがガード判定電圧Ｖｄ未満となった後、ガード判定電圧Ｖｄよりも大きくなったことで、出力電圧Ｖｆｃが下限電圧ＶＬで制限される下限ガードの状態が１回発生したことを測定するものである。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the measurement of the lower limit guard number of times. The guard determination voltage Vd is a voltage obtained by adding the margin voltage Vα to the currently set lower limit voltage VL. When the output voltage Vfc becomes lower than the guard determination voltage Vd, it indicates that the state is limited by the lower limit voltage VL. Then, when the output voltage Vfc becomes larger than the guard determination voltage Vd after this state continues, it indicates that the output voltage Vfc has escaped from the state limited by the lower limit voltage VL. The margin voltage Vα is a margin for eliminating erroneous determination due to voltage variation that may occur depending on the control response while the restriction of the output voltage Vfc by the lower limit voltage VL is being executed. Therefore, in steps S132 to S134 of FIG. 9, the output voltage Vfc becomes smaller than the guard determination voltage Vd and then becomes larger than the guard determination voltage Vd, so that the output voltage Vfc is limited by the lower limit voltage VL. This is to measure that the state of is generated once.

なお、ステップＳ１３２における要求電力Ｐｆｃｒｑが所定値Ｐｆｃｒよりも大きいとする条件は、以下の状態を除外するものである。すなわち、トラクションモータ２０等（図１参照）の負荷への電力供給の要求が発生していない状態、例えば、燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃを一定の電圧範囲内に維持するために断続的に微小な発電を実行する間欠運転の状態、において発生する出力電圧Ｖｆｃの低下を除外するものである。所定値Ｐｒは、例えば、間欠運転で実行される微小発電の電力を除外するために、微小発電の電力よりも大きい電力に設定される。 The condition that the required power Pfcrq in step S132 is larger than the predetermined value Pfcr excludes the following states. That is, in a state where there is no request for power supply to the load of the traction motor 20 or the like (see FIG. 1), for example, intermittently in order to maintain the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100 within a constant voltage range. It excludes the decrease in output voltage Vfc that occurs in the state of intermittent operation in which minute power generation is executed. The predetermined value Pr is set to a power larger than the power of the micro power generation, for example, in order to exclude the power of the micro power generation executed in the intermittent operation.

そして、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、図７のステップＳ１２１において下限電圧決定フラグがＯＮとされるまでの間（ステップＳ１３６：ＮＯ）、ステップＳ１３１〜Ｓ１３５を繰り返して、下限ガード回数Ｎｔの測定を実行する。一方、下限ガード回数測定部７５５Ｂは、下限電圧決定フラグがＯＮとなった場合には（ステップＳ１３６：ＹＥＳ）、ステップＳ１３７において記憶部７６０に記憶されている下限ガード回数Ｎｔをリセットするとともに、下限電圧決定フラグをＯＦＦとし、処理を終了する。 Then, the lower limit guard number measurement unit 755B repeats steps S131 to S135 until the lower limit voltage determination flag is turned ON in step S121 of FIG. 7 to measure the lower limit guard number Nt. Execute. On the other hand, when the lower limit voltage determination flag is turned ON (step S136: YES), the lower limit guard number measurement unit 755B resets the lower limit guard number Nt stored in the storage unit 760 in step S137 and lower limit. The voltage determination flag is turned off, and the process ends.

以上説明したように、第２実施形態では、単位時間当たりに発生する下限ガード回数を劣化度合いＫｇとして求めて、劣化度合いＫｇに対応する下限電圧ＶＬを求めている(図８参照）。これにより、燃料電池スタック１００の劣化が進行しても、劣化の度合いが大きいほど下限電圧ＶＬを低く設定することができる。これにより、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能となる。 As described above, in the second embodiment, the lower limit guard count generated per unit time is obtained as the deterioration degree Kg, and the lower limit voltage VL corresponding to the deterioration degree Kg is obtained (see FIG. 8). As a result, even if the deterioration of the fuel cell stack 100 progresses, the lower limit voltage VL can be set lower as the degree of deterioration increases. As a result, it is possible to obtain the same effect as in the case of the first embodiment.

なお、以上説明した第２実施形態において、制御部７００Ｂ、より具体的には、ＦＣ制御部７２０およびＢＡＴ制御部７３０が「制御部」に相当する。また、下限電圧制御部７５０Ｂが「劣化検出部」に相当し、下限ガード回数Ｎｔが「燃料電池スタックの出力状態」に相当する。 In the second embodiment described above, the control unit 700B, more specifically, the FC control unit 720 and the BAT control unit 730 correspond to the "control unit". Further, the lower limit voltage control unit 750B corresponds to the "deterioration detection unit", and the lower limit guard number Nt corresponds to the "output state of the fuel cell stack".

Ｃ．第３実施形態：
図１１は、第３実施形態における燃料電池システム１０Ｃの制御部７００Ｃを示す機能ブロック図である。図１１において、制御部７００Ｃ以外の構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０（図１参照）と同じであるので、図示および説明を省略する。 C. Third Embodiment:
FIG. 11 is a functional block diagram showing a control unit 700C of the fuel cell system 10C according to the third embodiment. In FIG. 11, the configuration other than the control unit 700C is the same as that of the fuel cell system 10 (see FIG. 1) of the first embodiment, and thus the illustration and description will be omitted.

制御部７００Ｃは、第１実施形態の制御部７００の下限電圧制御部７５０に替えて下限電圧制御部７５０Ｃを備えるとともに、二次電池出力測定部７５８Ｃを備える。二次電池出力測定部７５８Ｃは、以下で説明するように、二次電池５５０の出力状態を示す二次電池出力平均を測定する。下限電圧制御部７５０Ｃは、以下で説明するように、二次電池出力平均から検出される燃料電池スタック１００の劣化の度合いに応じて燃料電池スタック１００の下限電圧を制御する。 The control unit 700C includes a lower limit voltage control unit 750C instead of the lower limit voltage control unit 750 of the control unit 700 of the first embodiment, and also includes a secondary battery output measurement unit 758C. As described below, the secondary battery output measuring unit 758C measures the secondary battery output average indicating the output state of the secondary battery 550. As described below, the lower limit voltage control unit 750C controls the lower limit voltage of the fuel cell stack 100 according to the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 detected from the average secondary battery output.

図１２は、下限電圧制御部７５０Ｃによる下限電圧制御のフローチャートである。下限電圧制御部７５０Ｃは、例えば、システム起動時や一定の時間周期で、以下で説明する下限電圧制御を実行する。 FIG. 12 is a flowchart of the lower limit voltage control by the lower limit voltage control unit 750C. The lower limit voltage control unit 750C executes the lower limit voltage control described below, for example, at the time of system startup or at a fixed time cycle.

まず、ステップＳ１４１において、下限電圧制御部７５０Ｃは、記憶部７６０に記憶されている運転時間Ｔｄと、以前の下限電圧制御の実行時に取得されて記憶部７６０に記憶されている前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）と、を記憶部７６０から読み出す。 First, in step S141, the lower limit voltage control unit 750C has the operation time Td stored in the storage unit 760 and the previous secondary battery output acquired at the time of executing the previous lower limit voltage control and stored in the storage unit 760. The average Pbm (p) is read from the storage unit 760.

次に、システム起動状態である場合には（ステップＳ１４２：ＹＥＳ）、下限電圧制御部７５０Ｃは、ステップＳ１４３において、運転時間Ｔｄに一定時間ｄｔを加算し、加算後の運転時間Ｔｄを記憶部７６０に記憶する。そして、下限電圧制御部７５０Ｂは、運転時間Ｔｄが所定値Ｔｒよりも大きくなるまでの間（ステップＳ１４５：ＮＯ）、ステップＳ１４２〜Ｓ１４４による運転時間Ｔｄの計測を実行する。なお、システム起動状態、および、所定値Ｔｒは第２実施形態と同様である。 Next, when the system is in the activated state (step S142: YES), the lower limit voltage control unit 750C adds the operation time Td to the operation time Td for a certain period of time in step S143, and stores the operation time Td after the addition in the storage unit 760. Remember in. Then, the lower limit voltage control unit 750B executes the measurement of the operation time Td in steps S142 to S144 until the operation time Td becomes larger than the predetermined value Tr (step S145: NO). The system startup state and the predetermined value Tr are the same as those in the second embodiment.

運転時間Ｔｄが所定値Ｔｒよりも大きくなった場合（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）、ステップＳ１４６において、下限電圧制御部７５０Ｃは、記憶部７６０から二次電池出力平均Ｐｂｍを読み出す。二次電池出力平均Ｐｂｍについては、後述する二次電池出力測定部７５８Ｃによる二次電池出力平均測定において説明する。 When the operation time Td becomes larger than the predetermined value Tr (step S145: YES), in step S146, the lower limit voltage control unit 750C reads out the secondary battery output average Pbm from the storage unit 760. The secondary battery output average Pbm will be described in the secondary battery output average measurement by the secondary battery output measuring unit 758C described later.

ここで、現在の二次電池出力平均Ｐｂｍが前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）よりも大きいことは(ステップＳ１４７：ＹＥＳ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いが大きくなっていることを意味する。そこで、この場合には、下限電圧制御部７５０Ｃは、ステップＳ１４８において、記憶部７６０にあらかじめ記憶されているテーブルを用いて、現在の二次電池出力平均Ｐｂｍに対応する下限電圧ＶＬを決定する。 Here, the fact that the current average secondary battery output Pbm is larger than the previous average secondary battery output Pbm (p) (step S147: YES) means that the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is large. To do. Therefore, in this case, in step S148, the lower limit voltage control unit 750C determines the lower limit voltage VL corresponding to the current average secondary battery output Pbm by using the table stored in the storage unit 760 in advance.

図１３は、二次電池出力平均Ｐｂｍと下限電圧ＶＬとの関係の一例を示す説明図である。この関係を示す情報は、テーブルとして記憶部７６０にあらかじめ記憶されている。下限電圧制御部７５０Ｃは、テーブルを用いて、例えば、現在の二次電池出力平均Ｐｂｍの値Ｐｂｍｂに対応する下限電圧ＶＬの値ＶＬｂを決定することができる。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the average output Pbm of the secondary battery and the lower limit voltage VL. Information indicating this relationship is stored in advance in the storage unit 760 as a table. The lower limit voltage control unit 750C can determine, for example, the value VLb of the lower limit voltage VL corresponding to the value Pbmb of the current average secondary battery output Pbm by using the table.

次に、下限電圧制御部７５０Ｃは、図１２のステップＳ１４９において、現在の二次電池出力平均Ｐｂｍを前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）として記憶部７６０に記憶するとともに決定した下限電圧ＶＬを記憶部７６０に記憶する。そして、下限電圧制御部７５０Ｃは、ステップＳ１５０において、下限電圧決定フラグをＯＮとし、ステップＳ１５１において記憶部７６０に記憶されている運転時間Ｔｄをリセットして、処理を終了する。 Next, the lower limit voltage control unit 750C stores the current secondary battery output average Pbm as the previous secondary battery output average Pbm (p) in the storage unit 760 and determines the lower limit voltage VL in step S149 of FIG. It is stored in the storage unit 760. Then, the lower limit voltage control unit 750C turns on the lower limit voltage determination flag in step S150, resets the operation time Td stored in the storage unit 760 in step S151, and ends the process.

一方、現在の二次電池出力平均Ｐｂｍが前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）以下の場合には(ステップＳ１４７：ＹＥＳ）、燃料電池スタック１００の劣化の度合いが大きくなっていないので、この場合には、下限電圧制御部７５０Ｃは、ステップＳ１４８，Ｓ１４９を行なわずに、ステップＳ１５０，Ｓ１５１を行なって、処理を終了する。 On the other hand, when the current average secondary battery output Pbm is equal to or less than the previous average Pbm (p) of the secondary battery output (step S147: YES), the degree of deterioration of the fuel cell stack 100 is not large. The lower limit voltage control unit 750C performs steps S150 and S151 without performing steps S148 and S149, and ends the process.

図１４は、二次電池出力測定部７５８Ｃによる二次電池出力平均測定のフローチャートである。二次電池出力測定部７５８Ｃは、例えば、一定の時間周期で、以下で説明する二次電池出力平均測定を実行する。 FIG. 14 is a flowchart of the secondary battery output average measurement by the secondary battery output measuring unit 758C. The secondary battery output measurement unit 758C executes, for example, the secondary battery output average measurement described below at regular time cycles.

まず、ステップＳ１６１において、二次電池出力測定部７５８Ｃは、記憶部７６０に記憶されている二次電池出力平均Ｐｂｍを読み出す。そして、二次電池出力測定部７５８Ｃは、燃料電池システム１０に対する要求電力Ｐｒｑが所定値Ｐｒよりも大きい場合に（ステップＳ１６２：ＹＥＳ）、ステップＳ１６３において二次電池出力平均Ｐｂｍを算出し、ステップＳ１６４において算出した二次電池出力平均Ｐｂｍを現在の二次電池出力平均Ｐｂｍとして記憶部７６０に記憶する。そして、二次電池出力測定部７５８Ｃは、図１２のステップＳ１５０において下限電圧決定フラグがＯＮとされるまでの間(ステップＳ１６５：ＮＯ）、ステップＳ１６１〜Ｓ１６４を繰り返して、二次電池出力平均Ｐｂｍの測定を実行する。一方、二次電池出力測定部７５８Ｃは、下限電圧決定フラグがＯＮとされた場合には（ステップＳ１３６：ＹＥＳ）、ステップＳ１６６において記憶部７６０に記憶されている現在の二次電池出力平均Ｐｂｍをリセットするとともに、下限電圧決定フラグをＯＦＦとし、処理を終了する。 First, in step S161, the secondary battery output measuring unit 758C reads out the secondary battery output average Pbm stored in the storage unit 760. Then, when the required power Prq for the fuel cell system 10 is larger than the predetermined value Pr (step S162: YES), the secondary battery output measuring unit 758C calculates the secondary battery output average Pbm in step S163, and steps S164. The secondary battery output average Pbm calculated in 1) is stored in the storage unit 760 as the current secondary battery output average Pbm. Then, the secondary battery output measuring unit 758C repeats steps S161 to S164 until the lower limit voltage determination flag is turned ON in step S150 of FIG. 12 (step S165: NO), and the secondary battery output average Pbm Perform the measurement of. On the other hand, when the lower limit voltage determination flag is turned ON (step S136: YES), the secondary battery output measuring unit 758C sets the current average secondary battery output Pbm stored in the storage unit 760 in step S166. At the same time as resetting, the lower limit voltage determination flag is turned off, and the process ends.

ここで、ステップＳ１６３における二次電池出力平均Ｐｂｍは、下限電圧決定フラグがＯＮとされるまでの時間、すなわち、燃料電池スタック１００の劣化の進行がＩＶ特性の変化として現れる時間が経過するまでに、二次電池５５０から出力された電力の平均値である。例えば、１６ｍｓｅｃの演算周期で、運転時間Ｔｄが１６０ｍｓｅｃの間の二次電池５５０からの出力が、１０ｋＷ、１０ｋＷ、１０ｋＷ、１０ｋＷ、１０ｋＷ、２０ｋＷ、２０ｋＷ、２０ｋＷ、２０ｋＷ、２０ｋＷであった場合、二次電池出力平均Ｐｂｍは１５ｋＷと算出される。 Here, the average Pbm of the secondary battery output in step S163 is the time until the lower limit voltage determination flag is turned ON, that is, the time when the progress of deterioration of the fuel cell stack 100 appears as a change in IV characteristics. , The average value of the electric power output from the secondary battery 550. For example, if the output from the secondary battery 550 with a calculation cycle of 16 msec and an operation time Td of 160 msec is 10 kW, 10 kW, 10 kW, 10 kW, 10 kW, 20 kW, 20 kW, 20 kW, 20 kW, 20 kW, two. The average Pbm of the output of the next battery is calculated to be 15 kW.

また、ステップＳ１６２における要求電力Ｐｒｑが所定値Ｐｒよりも大きいとする条件は、以下の理由による。すなわち、二次電池出力平均の算出は、燃料電池システム１０から負荷への電力の供給が多くなり、燃料電池スタック１００からの出力不足が発生して、二次電池５５０からの出力が多くなる状態で実施する必要があるからである。このようにしなければ、算出した二次電池出力平均の大きさによって、燃料電池スタック１００の劣化によって二次電池出力が多くなったか判断することが困難だからである。例えば、二次電池出力が多くならないアイドリング動作中においても二次電池出力を平均化してしまうと、アイドリング動作が多い運転では、二次電池出力平均が小さくなり、燃料電池スタック１００の劣化の指標にはならない。以上のことから、所定値Ｐｒは、例えば、燃料電池スタック１００を下限電圧ＶＬで発電した場合の出力電力に設定される。 Further, the condition that the required power Prq in step S162 is larger than the predetermined value Pr is due to the following reasons. That is, in the calculation of the average secondary battery output, the power supply from the fuel cell system 10 to the load increases, the output from the fuel cell stack 100 becomes insufficient, and the output from the secondary battery 550 increases. This is because it is necessary to carry out in. This is because if this is not done, it is difficult to determine from the calculated average size of the secondary battery output whether the secondary battery output has increased due to the deterioration of the fuel cell stack 100. For example, if the secondary battery output is averaged even during the idling operation in which the secondary battery output does not increase, the average secondary battery output becomes small in the operation with many idling operations, which is an index of deterioration of the fuel cell stack 100. Must not be. From the above, the predetermined value Pr is set to, for example, the output power when the fuel cell stack 100 is generated at the lower limit voltage VL.

以上説明したように、第３実施形態では、二次電池出力平均Ｐｂｍを求めて、二次電池出力平均Ｐｂｍに対応する下限電圧ＶＬを求めている。二次電池出力平均Ｐｂｍが多くなることは、燃料電池スタック１００の劣化が進行して、燃料電池スタック１００の出力不足が多くなることを示している。従って、燃料電池スタック１００の劣化が進行して、劣化の度合いが大きくなっても、二次電池出力平均Ｐｂｍが大きいほど下限電圧ＶＬを低く設定することができる。これにより、第１，第２実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能となる。 As described above, in the third embodiment, the secondary battery output average Pbm is obtained, and the lower limit voltage VL corresponding to the secondary battery output average Pbm is obtained. The increase in the average Pbm of the secondary battery output indicates that the deterioration of the fuel cell stack 100 progresses and the output shortage of the fuel cell stack 100 increases. Therefore, even if the deterioration of the fuel cell stack 100 progresses and the degree of deterioration increases, the lower limit voltage VL can be set lower as the average Pbm of the secondary battery output increases. As a result, it is possible to obtain the same effect as in the case of the first and second embodiments.

なお、以上説明した第３実施形態において、制御部７００Ｃ、より具体的には、ＦＣ制御部７２０およびＢＡＴ制御部７３０が「制御部」に相当する。また、下限電圧制御部７５０Ｃが「劣化検出部」に相当し、二次電池出力平均Ｐｂｍが「二次電池の出力状態」に相当する。 In the third embodiment described above, the control unit 700C, more specifically, the FC control unit 720 and the BAT control unit 730 correspond to the "control unit". Further, the lower limit voltage control unit 750C corresponds to the "deterioration detection unit", and the secondary battery output average Pbm corresponds to the "secondary battery output state".

Ｄ．他の実施形態：
（１）第１実施形態の下限電圧制御（図４参照）において、ステップＳ１０３の燃料電池スタック１００の劣化を検出する処理を省略し、ステップＳ１０１の前回ＦＣ最大電流Ｉｂｍａｘ（ｐ）を読み出す処理を省略するようにしてもよい。また、第２実施形態の下限電圧制御(図７参照）において、ステップＳ１１８の燃料電池スタック１００の劣化を検出する処理を省略し、ステップＳ１１１の前回劣化度合いＫｇ（ｐ）を読み出す処理およびステップＳ１２０の劣化度合いＫｇを前回劣化度合いＫｇ（ｐ）として記憶する処理を省略してもよい。また、第３実施形態の下限電圧制御（図１２参照）において、ステップＳ１４７の燃料電池スタック１００の劣化を検出する処理を省略し、ステップＳ１４１の前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）を読み出す処理およびステップＳ１４９の二次電池出力平均Ｐｂｍを前回二次電池出力平均Ｐｂｍ（ｐ）として記憶する処理を省略するようにしてもよい。 D. Other embodiments:
(1) In the lower limit voltage control (see FIG. 4) of the first embodiment, the process of detecting the deterioration of the fuel cell stack 100 in step S103 is omitted, and the process of reading the previous FC maximum current Ibmax (p) in step S101 is performed. It may be omitted. Further, in the lower limit voltage control of the second embodiment (see FIG. 7), the process of detecting the deterioration of the fuel cell stack 100 in step S118 is omitted, and the process of reading out the previous deterioration degree Kg (p) of step S111 and step S120. The process of storing the deterioration degree Kg of the previous time as the deterioration degree Kg (p) may be omitted. Further, in the lower limit voltage control (see FIG. 12) of the third embodiment, the process of detecting the deterioration of the fuel cell stack 100 in step S147 is omitted, and the process of reading out the previous secondary battery output average Pbm (p) of step S141. The process of storing the secondary battery output average Pbm in step S149 as the previous secondary battery output average Pbm (p) may be omitted.

（２）上記実施形態では、燃料電池スタック１００（図１参照）の複数の単セル１１０の平均のセル電圧を燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃとして説明しているが、セルモニタ５８０で測定されるセル電圧のうち、最も低いセル電圧を燃料電池スタック１００の出力電圧Ｖｆｃとしても良い。 (2) In the above embodiment, the average cell voltage of the plurality of single cells 110 of the fuel cell stack 100 (see FIG. 1) is described as the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100, but it is measured by the cell monitor 580. The lowest cell voltage among the cell voltages may be the output voltage Vfc of the fuel cell stack 100.

（３）上記実施形態では、１つの燃料電池システムが搭載された車両を例に説明しているが、複数の燃料電池システムが搭載された車両であってもよい。この場合には、それぞれの燃料電池システムにおいて、それぞれ、燃料電池スタックの劣化度合いに応じて下限電圧が設定されるようにすれば良い。 (3) In the above embodiment, a vehicle equipped with one fuel cell system is described as an example, but a vehicle equipped with a plurality of fuel cell systems may be used. In this case, in each fuel cell system, the lower limit voltage may be set according to the degree of deterioration of the fuel cell stack.

（４）上記実施形態では、車両に搭載された燃料電池システムを例に説明したが、これに限定されるものではなく、電力を動力発生装置（例えば、駆動モータ）の動力源とする種々の移動体に搭載される燃料電池システムにも適用可能である。また、移動体に搭載される燃料電池システムだけでなく、定置型の燃料電池システムにも適用可能である。 (4) In the above embodiment, the fuel cell system mounted on the vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and various types using electric power as a power source of a power generator (for example, a drive motor) are used. It can also be applied to fuel cell systems mounted on mobile bodies. Further, it can be applied not only to a fuel cell system mounted on a moving body but also to a stationary fuel cell system.

（５）上記実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、制御部７００の少なくとも一部の機能を、集積回路、ディスクリート回路、またはそれらの回路を組み合わせたモジュールにより実現してもよい。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（「コンピュータプログラム」とも呼ぶ）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。 (5) In the above embodiment, a part of the configuration realized by the hardware may be replaced with software, and conversely, a part of the configuration realized by the software may be replaced with the hardware. May be good. For example, at least a part of the functions of the control unit 700 may be realized by an integrated circuit, a discrete circuit, or a module combining these circuits. In addition, when a part or all of the functions of the present disclosure are realized by software, the software (also referred to as "computer program") can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. .. "Computer readable recording medium" is not limited to portable recording media such as flexible disks and CD-ROMs, but is fixed to internal storage devices in computers such as various RAMs and ROMs, and computers such as hard disks. It also includes external storage devices that have been installed. That is, the term "computer-readable recording medium" has a broad meaning including any recording medium on which data packets can be fixed rather than temporarily.

本発明は、上記実施形態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形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、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 invention is not limited to the above embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the embodiments described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or a part of the above-mentioned effects. Or, in order to achieve all of them, it is possible to replace or combine them as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

１０…燃料電池システム、２０…トラクションモータ、１００…燃料電池スタック、１１０…単セル、１１１…電極板、２００…アノード側ガス供給排出機構、２１０…タンク、２２０…遮断弁、２２１…調圧弁、２２２…インジェクタ、２３１…燃料ガス供給流路、２３２…第１アノードオフガス排出流路、２３３…ガス循環路、２４０…循環用ポンプ、２５０…気液分離器、２６０…パージ弁、２６２…第２アノードオフガス排出流路、２７１…第１圧力センサ、２７２…第２圧力センサ、２７３…第３圧力センサ、３００…カソード側ガス供給排出機構、３０５…温度センサ、３１０…エアクリーナ、３２０…エアコンプレッサ、３３０…酸化剤ガス供給流路、３３１…カソードオフガス排出流路、３３３…カソードバイパス流路、３４０…エア分流弁、３５０…カソード背圧弁、３６０…マフラ、３９１…酸化剤ガス供給部分、３９２…カソードオフガス排出部分、４００…燃料電池循環冷却機構、４１０…ラジエータ、４２０…温度センサ、４３０…循環用ポンプ、４４１…冷却媒体供給流路、４４２…冷却媒体排出流路、４４３…冷却媒体バイパス流路、４４４…冷却媒体分流弁、５００…電源回路、５２０…インバータ、５３０…燃料電池制御用コンバータ、５５０…二次電池、５６０…二次電池制御用コンバータ、５７０…電流測定部、５８０…セルモニタ、７００…制御部、７１０…システム制御部、７２０…ＦＣ制御部、７３０…ＢＡＴ制御部、７４０…ＦＣ特性測定部、７５０，７５０Ｂ，７５０Ｃ…下限電圧制御部、７５５Ｂ…下限ガード回数測定部、７５８Ｃ…二次電池出力測定部、７６０…記憶部 10 ... fuel cell system, 20 ... traction motor, 100 ... fuel cell stack, 110 ... single cell, 111 ... electrode plate, 200 ... anode side gas supply / discharge mechanism, 210 ... tank, 220 ... shutoff valve, 221 ... pressure regulating valve, 222 ... Injector, 231 ... Fuel gas supply flow path, 232 ... First anode off gas discharge flow path, 233 ... Gas circulation path, 240 ... Circulation pump, 250 ... Gas-liquid separator, 260 ... Purge valve, 262 ... Second Anode off gas discharge flow path, 271 ... 1st pressure sensor, 272 ... 2nd pressure sensor, 273 ... 3rd pressure sensor, 300 ... Cathode side gas supply / discharge mechanism, 305 ... Temperature sensor, 310 ... Air cleaner, 320 ... Air compressor, 330 ... Oxidizing agent gas supply flow path, 331 ... Cathode off gas discharge flow path, 333 ... Cathode bypass flow path, 340 ... Air diversion valve, 350 ... Cathode back pressure valve, 360 ... Muffler, 391 ... Oxidizing agent gas supply part, 392 ... Cathode off gas discharge part, 400 ... Fuel cell circulation cooling mechanism, 410 ... Radiator, 420 ... Temperature sensor, 430 ... Circulation pump, 441 ... Cooling medium supply flow path, 442 ... Cooling medium discharge flow path, 443 ... Cooling medium bypass flow Road, 444 ... Cooling medium diversion valve, 500 ... Power supply circuit, 520 ... Inverter, 530 ... Fuel cell control converter, 550 ... Secondary battery, 560 ... Secondary battery control converter, 570 ... Current measuring unit, 580 ... Cell monitor , 700 ... Control unit, 710 ... System control unit, 720 ... FC control unit, 730 ... BAT control unit, 740 ... FC characteristic measurement unit, 750, 750B, 750C ... Lower limit voltage control unit, 755B ... Lower limit guard count measurement unit, 758C ... Secondary battery output measuring unit, 760 ... Storage unit

Claims (1)

燃料電池システムであって、
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池の複数のセルを有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの出力電流を測定する電流測定部と、
前記燃料電池スタックの出力電圧を測定する電圧測定部と、
二次電池と、
前記二次電池の温度を測定する温度測定部と、
前記燃料電池スタックが出力する電力および前記二次電池が出力する電力を負荷へ供給する電源回路と、
前記燃料電池スタックの出力電圧によって表されるセルの電圧が下限電圧以上となるように前記燃料電池スタックが出力する電力を制御するとともに、前記二次電池の温度が上限温度未満となるように前記二次電池が出力する電力を制御して、前記電源回路から前記負荷へ供給する電力を制御する制御部と、
前記燃料電池スタックの出力状態と前記二次電池の出力状態のいずれか一方から前記燃料電池スタックの劣化度合いを検出する劣化検出部と、
を備え、
前記下限電圧の値は、求められた前記燃料電池スタックの劣化度合いが大きいほど低く設定される、
燃料電池システム。 It ’s a fuel cell system,
A fuel cell stack having multiple cells of a fuel cell that receives the supply of reaction gas to generate electricity,
A current measuring unit that measures the output current of the fuel cell stack,
A voltage measuring unit that measures the output voltage of the fuel cell stack,
With a secondary battery
A temperature measuring unit that measures the temperature of the secondary battery,
A power supply circuit that supplies the power output from the fuel cell stack and the power output from the secondary battery to the load.
The power output by the fuel cell stack is controlled so that the cell voltage represented by the output voltage of the fuel cell stack becomes equal to or higher than the lower limit voltage, and the temperature of the secondary battery becomes lower than the upper limit temperature. A control unit that controls the power output from the secondary battery and controls the power supplied from the power supply circuit to the load.
A deterioration detection unit that detects the degree of deterioration of the fuel cell stack from either the output state of the fuel cell stack or the output state of the secondary battery.
With
The value of the lower limit voltage is set lower as the degree of deterioration of the obtained fuel cell stack increases.
Fuel cell system.
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