JP2021039838A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
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.
従来、特許文献１に記載されるような燃料電池システムが知られている。
上記の燃料電池システムは、燃料電池と、アノードガス供給路としての燃料ガス供給路と、アノードオフガス排出路としての燃料オフガス排出路と、カソードガス供給路としての酸化剤ガス供給路と、カソードオフガス排出路としての酸化剤オフガス排出路とを備えている。燃料電池は、アノード極と、カソード極と、固体高分子電解質膜とを有している。燃料ガス供給路は、アノード極に接続され、水素が流動する。燃料オフガス排出路は、アノード極から排出されるアノードオフガスとしての燃料オフガスが流動する。酸化剤ガス供給路は、カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動する。酸化剤オフガス排出路は、カソード極から排出されるカソードオフガスとしての酸化剤オフガスが流動する。また、燃料電池システムは、燃料電池の動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、燃料ガス供給路及び燃料オフガス排出路に設けられ、燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータや酸化剤ガス供給路及び酸化剤オフガス排出路に設けられ、燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータを動作させることで燃料電池の動作を制御する。なお、水素用アクチュエータは、例えば燃料ガス供給路に設けられている電磁弁やインジェクタ等を含んでいる。また、酸素用アクチュエータは、例えば酸化剤ガス供給路に設けられているエアポンプ等を含んでいる。燃料電池は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸素を含む空気が供給されると、アノード極での触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を通過してカソード極まで移動し、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電する。このとき、燃料電池では、水素と酸素とが反応することで水が生成される。
Conventionally, a fuel cell system as described in Patent Document 1 is known.
The above fuel cell system includes a fuel cell, a fuel gas supply path as an anode gas supply path, a fuel off gas discharge path as an anode off gas discharge path, an oxidizer gas supply path as a cathode gas supply path, and a cathode off gas. It is equipped with an oxidizer off-gas discharge path as a discharge path. The fuel cell has an anode electrode, a cathode electrode, and a solid polymer electrolyte membrane. The fuel gas supply path is connected to the anode electrode and hydrogen flows. In the fuel off gas discharge path, the fuel off gas as the anode off gas discharged from the anode electrode flows. The oxidant gas supply path is connected to the cathode electrode, and air containing oxygen flows. In the oxidant off gas discharge path, the oxidant off gas as the cathode off gas discharged from the cathode electrode flows. The fuel cell system also includes a control device that controls the operation of the fuel cell. The control device is provided in the fuel gas supply path and the fuel off-gas discharge path, and is provided in the hydrogen actuator for supplying and discharging hydrogen to the fuel cell, the oxidant gas supply path, and the oxidant off-gas discharge path, and supplies air to the fuel cell. The operation of the fuel cell is controlled by operating the oxygen discharge actuator. The hydrogen actuator includes, for example, a solenoid valve or an injector provided in the fuel gas supply path. Further, the oxygen actuator includes, for example, an air pump provided in the oxidant gas supply path. In a fuel cell, when hydrogen is supplied to the anode electrode and air containing oxygen is supplied to the cathode electrode, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode electrode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode electrode. Then, it causes an electrochemical reaction with oxygen at the cathode electrode to generate electricity. At this time, in the fuel cell, water is generated by the reaction of hydrogen and oxygen.
制御装置は、燃料電池システムの停止時に燃料電池のカソード極に残存する酸素を消費するディスチャージ制御（水素供給制御）を行う。制御装置は、燃料電池システムの停止時に上記の水素用アクチュエータを動作させることで燃料電池のアノード極に水素を供給することでアノード極の圧力を昇圧させる。これにより、燃料電池のカソード極に残存する酸素の濃度を低下させてカソード極が高電位状態になることを抑制し、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化を抑制している。 The control device performs discharge control (hydrogen supply control) that consumes oxygen remaining in the cathode electrode of the fuel cell when the fuel cell system is stopped. The control device operates the above-mentioned hydrogen actuator when the fuel cell system is stopped to supply hydrogen to the anode electrode of the fuel cell, thereby increasing the pressure at the anode electrode. As a result, the concentration of oxygen remaining in the cathode electrode of the fuel cell is reduced to prevent the cathode electrode from becoming in a high potential state, and deterioration of the fuel cell is suppressed when the fuel cell system is stopped.
ところで、燃料電池のアノード極及びカソード極の容積は、燃料電池システムの個体毎にばらつきがある。そのため、燃料電池の劣化を抑制するための水素量が燃料電池システムの個体毎に異なる。また、燃料ガス供給路や燃料オフガス排出路と燃料電池との間をシールするシール部材が劣化し、燃料電池システムの停止中に燃料電池に透過する酸素量が増える虞がある。よって、燃料電池システムの停止時に、燃料電池の劣化を抑制するための必要な水素量を調整することが難しい。 By the way, the volumes of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell vary from individual to individual fuel cell system. Therefore, the amount of hydrogen for suppressing the deterioration of the fuel cell differs for each individual fuel cell system. In addition, the seal member that seals between the fuel gas supply path and the fuel off gas discharge path and the fuel cell may deteriorate, and the amount of oxygen that permeates the fuel cell may increase while the fuel cell system is stopped. Therefore, it is difficult to adjust the amount of hydrogen required to suppress the deterioration of the fuel cell when the fuel cell system is stopped.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the problems existing in such a conventional technique, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of more preferably suppressing deterioration of a fuel cell during a stop. is there.
上記課題を解決する燃料電池システムは、アノード極とカソード極とを有し、前記アノード極に供給される水素と前記カソード極に供給される酸素を含む空気とにより発電する燃料電池と、前記アノード極に接続され、水素が流動するアノードガス供給路と、アノードオフガスが流動するアノードオフガス排出路と、前記カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動するカソードガス供給路と、カソードオフガスが流動するカソードオフガス排出路と、前記アノードガス供給路及び前記アノードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータと、前記カソードガス供給路及び前記カソードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータと、前記燃料電池を冷却する冷却回路と、前記水素用アクチュエータ及び前記酸素用アクチュエータの動作を制御することにより前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、前記制御装置は、前記燃料電池システムの停止時に、前記酸素用アクチュエータを停止させた状態で前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に水素を供給する水素供給制御と、前記水素供給制御の後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記アノードガス供給路における水素の圧力である定期圧力を取得する定期データ取得制御と、を実施し、前記定期データ取得制御で前記定期圧力を取得したとき、前記定期データ取得制御を実施した直後において前記アノード極にて推定される水素の圧力である推定アノード圧力と前記定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給する。 A fuel cell system that solves the above problems has an anode pole and a cathode pole, and a fuel cell that generates power by hydrogen supplied to the anode pole and oxygen-containing air supplied to the cathode pole, and the anode. An anode gas supply path connected to a pole and through which hydrogen flows, an anode off-gas discharge path through which an anode off-gas flows, a cathode gas supply path connected to the cathode electrode and through which air containing oxygen flows, and a cathode-off gas flow. A hydrogen actuator provided in the anode gas supply path and the anode off gas discharge path to supply and discharge hydrogen to the fuel cell, and provided in the cathode gas supply path and the cathode off gas discharge path. Control to control the operation of the fuel cell by controlling the operation of the oxygen actuator for supplying and discharging air to the fuel cell, the cooling circuit for cooling the fuel cell, the hydrogen actuator, and the oxygen actuator. A fuel cell system including a device, wherein the control device operates the hydrogen actuator with the oxygen actuator stopped when the fuel cell system is stopped, thereby operating the hydrogen actuator to operate the hydrogen actuator, thereby causing the fuel cell anode. Periodic data for acquiring periodic pressure, which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, at a predetermined cycle in a state where the fuel cell system is stopped after the hydrogen supply control for supplying hydrogen to the poles and the hydrogen supply control. When the acquisition control is performed and the periodic pressure is acquired by the periodic data acquisition control, the estimated anode pressure, which is the pressure of hydrogen estimated at the anode electrode immediately after the periodic data acquisition control is executed, and the said. When the difference from the periodic pressure is not included in the specified range, the fuel cell system is started and the hydrogen actuator is operated so that the periodic pressure is included in the specified range at the anode electrode of the fuel cell. Supply hydrogen to.
推定アノード圧力と定期圧力との差分は、例えば燃料電池システムの停止中にカソードガス供給路及びカソードオフガス排出路と燃料電池との間から酸素を含む空気が侵入し、水素供給制御したときに燃料電池のアノード極に供給された水素が燃料電池の劣化を抑制するにあたり足りなかったか否かを判断する基準となる。そのため、規定範囲を例えば燃料電池に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池の劣化に寄与しない範囲に設定すると、推定アノード圧力と定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合は、燃料電池システムの停止中に燃料電池に侵入した酸素を含む空気が燃料電池の劣化に寄与してしまうほど多いことを示している。 The difference between the estimated anode pressure and the periodic pressure is, for example, when air containing oxygen enters from between the cathode gas supply path and the cathode off gas discharge path and the fuel cell while the fuel cell system is stopped, and the hydrogen supply is controlled. It is a standard for judging whether or not the hydrogen supplied to the anode electrode of the battery is insufficient to suppress the deterioration of the fuel cell. Therefore, if the specified range is set to a range that does not contribute to the deterioration of the fuel cell even if air containing oxygen enters the fuel cell, for example, if the difference between the estimated anode pressure and the periodic pressure is not included in the specified range, the fuel It shows that the amount of oxygen-containing air that has entered the fuel cell while the battery system is stopped is so large that it contributes to the deterioration of the fuel cell.
これによれば、所定周期で定期データ取得制御を実施し、推定アノード圧力と定期圧力との差分を算出している。そのため、燃料電池システムの停止中において、燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態を所定周期で確認している。そして、推定アノード圧力と定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合に燃料電池システムを起動させ、水素用アクチュエータを動作させることで燃料電池のアノード極に水素を供給することで、燃料電池の内部に足りない分の水素を補充することができる。したがって、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる。 According to this, periodic data acquisition control is performed at a predetermined cycle, and the difference between the estimated anode pressure and the periodic pressure is calculated. Therefore, while the fuel cell system is stopped, the state of the air containing oxygen entering the fuel cell is confirmed at a predetermined cycle. Then, when the difference between the estimated anode pressure and the periodic pressure is not included in the specified range, the fuel cell system is started and the hydrogen actuator is operated to supply hydrogen to the anode electrode of the fuel cell to supply hydrogen to the fuel cell. It is possible to replenish the insufficient amount of hydrogen inside the system. Therefore, deterioration of the fuel cell while the fuel cell system is stopped can be more preferably suppressed.
上記の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記水素供給制御の直後に前記冷却回路の温度、前記カソードオフガス排出路における空気の圧力であるカソード圧力、前記アノードガス供給路における水素の圧力であるアノード圧力、及び前記アノード極の水素濃度を取得する第１データ取得制御と、前記第１データ取得制御を実施した後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記冷却回路の温度である定期温度、及び前記定期圧力を取得する前記定期データ取得制御と、前記定期データ取得制御で前記定期温度及び前記定期圧力を取得したとき、前記第１データ取得制御により取得した前記温度、前記カソード圧力、前記アノード圧力、及び前記水素濃度と、前記定期データ取得制御により取得した前記定期温度とにより前記推定アノード圧力を演算する推定アノード圧力演算制御と、を実施するとよい。 In the above fuel cell system, the control device is the temperature of the cooling circuit, the cathode pressure which is the pressure of air in the cathode off gas discharge path, and the pressure of hydrogen in the anode gas supply path immediately after the hydrogen supply control. The temperature of the cooling circuit at a predetermined cycle in a state where the fuel cell system is stopped after the first data acquisition control for acquiring the anode pressure and the hydrogen concentration of the anode electrode and the first data acquisition control are performed. The periodic data acquisition control for acquiring the periodic temperature and the periodic pressure, and the temperature acquired by the first data acquisition control when the periodic temperature and the periodic pressure are acquired by the periodic data acquisition control, the said. It is preferable to carry out the estimated anode pressure calculation control for calculating the estimated anode pressure based on the cathode pressure, the anode pressure, and the hydrogen concentration, and the periodic temperature acquired by the periodic data acquisition control.
これによれば、水素供給制御により燃料電池のアノード極に水素を供給した後から定期データ取得制御を実施するまでの間に変化するアノードガス供給路の水素の圧力を推定アノード圧力として演算することができる。よって、推定アノード圧力の変化をより正確に把握することができる。そのため、定期データ取得制御を実施した直後における燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態をより正確に把握することができる。 According to this, the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, which changes between the time when hydrogen is supplied to the anode electrode of the fuel cell by the hydrogen supply control and the time when the periodic data acquisition control is performed, is calculated as the estimated anode pressure. Can be done. Therefore, the change in the estimated anode pressure can be grasped more accurately. Therefore, it is possible to more accurately grasp the state of the air containing oxygen that invades the fuel cell immediately after the periodic data acquisition control is performed.
上記の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記水素供給制御の直後からの前記推定アノード圧力の経時的な変化を示すマップを有し、前記定期圧力を前記マップに照らし合わせ、前記差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給するとよい。 In the above fuel cell system, the control device has a map showing the time course of the estimated anode pressure immediately after the hydrogen supply control, and the periodic pressure is compared with the map, and the difference is defined. If it is not included in the range, hydrogen may be supplied to the anode electrode of the fuel cell so that the periodic pressure is included in the specified range by activating the fuel cell system and operating the hydrogen actuator.
これによれば、制御装置は、定期データ取得制御により得た定期圧力をマップに照らし合わせることで差分を演算している。よって、燃料電池システムの停止中において、制御装置の演算負荷を低減させつつ、燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態をより早く把握することができる。 According to this, the control device calculates the difference by comparing the periodic pressure obtained by the periodic data acquisition control with the map. Therefore, while the fuel cell system is stopped, the state of air containing oxygen entering the fuel cell can be grasped more quickly while reducing the calculation load of the control device.
この発明によれば、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる。 According to the present invention, deterioration of the fuel cell while the fuel cell system is stopped can be more preferably suppressed.
＜第１の実施形態＞
以下、燃料電池システムを具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the first embodiment in which the fuel cell system is embodied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、例えば燃料電池車に適用されるものである。燃料電池システム１は、燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルとは、例えば固体分子型燃料電池である。燃料電池１０は、アノード極と、カソード極と、電解質膜とを有している。燃料電池１０は、アノード極に供給される水素とカソード極に供給される酸素を含む空気とにより発電する。より具体的には、燃料電池１０は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸素を含む空気が供給されると、アノード極での触媒反応により発生した水素イオンが電解質膜を通過してカソード極まで移動し、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電する。このとき、燃料電池１０では、水素と酸素とが反応することで水が生成される。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 of the present embodiment is applied to, for example, a fuel cell vehicle. The fuel cell system 1 includes a fuel cell 10. The fuel cell 10 is a stack of a plurality of fuel cell cells. The fuel cell is, for example, a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell 10 has an anode electrode, a cathode electrode, and an electrolyte membrane. The fuel cell 10 generates electricity by hydrogen supplied to the anode electrode and oxygen-containing air supplied to the cathode electrode. More specifically, in the fuel cell 10, when hydrogen is supplied to the anode electrode and air containing oxygen is supplied to the cathode electrode, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode pass through the electrolyte membrane. It moves to the cathode electrode and causes an electrochemical reaction with oxygen at the cathode electrode to generate electricity. At this time, in the fuel cell 10, water is generated by the reaction of hydrogen and oxygen.
燃料電池システム１は、アノードガス供給路Ｌｓｈと、アノードオフガス排出路Ｌｅｈと、アノードガス循環路Ｌｃｈと、カソードガス供給路Ｌｓｏと、カソードオフガス排出路Ｌｅｏとを有している。アノードガス供給路Ｌｓｈは、燃料電池１０のアノード極に接続されている。アノードガス供給路Ｌｓｈは、水素タンク９１に接続されている。アノードガス供給路Ｌｓｈには、水素タンク９１に貯留されている水素が流動する。アノードオフガス排出路Ｌｅｈには、燃料電池１０で水素と酸素とを反応させたときのアノードオフガスが流動する。アノードオフガスは、燃料電池１０で未反応の水素と、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。アノードガス循環路Ｌｃｈは、アノードオフガス排出路Ｌｅｈと気液分離器９２を介して接続されている。気液分離器９２は、アノードオフガスに含まれる水素と水とを分離する機能を有している。アノードガス循環路Ｌｃｈは、アノードガス供給路Ｌｓｈに接続されている。そのため、アノードガス循環路Ｌｃｈは、気液分離器９２により分離された水素をアノードガス供給路Ｌｓｈに戻すために設けられている。カソードガス供給路Ｌｓｏは、燃料電池１０のカソード極に接続されている。カソードガス供給路Ｌｓｏには、大気中の酸素を含む空気が流動する。カソードオフガス排出路Ｌｅｏには、燃料電池１０で水素と酸素とを反応させたときのカソードオフガスが流動する。カソードオフガスは、燃料電池１０で未反応の酸素を含む空気と、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。アノードオフガス排出路Ｌｅｈ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏは、希釈器９３に接続されている。希釈器９３は、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈する機能を有している。希釈器９３は、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈した混合排出ガスＥｇを大気中に排出する。希釈器９３は、燃料電池１０で未反応の水素の濃度を薄くして大気中に排出させる目的で設けられている。希釈器９３には、貯水タンク９４が接続されている。貯水タンク９４は、アノードオフガス及びカソードオフガスに含まれる水を貯留する機能を有している。なお、アノードガス供給路Ｌｓｈ、アノードオフガス排出路Ｌｅｈ、カソードガス供給路Ｌｓｏ、及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池１０との間には、図示しないシール部材が介在されており、燃料電池１０の内部への空気の侵入を抑制している。 The fuel cell system 1 has an anode gas supply path Lsh, an anode off-gas discharge path Leh, an anode gas circulation path Lch, a cathode gas supply path Lso, and a cathode off-gas discharge path Leo. The anode gas supply path Lsh is connected to the anode electrode of the fuel cell 10. The anode gas supply path Lsh is connected to the hydrogen tank 91. Hydrogen stored in the hydrogen tank 91 flows through the anode gas supply path Lsh. The anode off gas flows through the anode off gas discharge path Leh when hydrogen and oxygen are reacted in the fuel cell 10. The anode off gas mainly contains unreacted hydrogen in the fuel cell 10 and water when hydrogen and oxygen react. The anode gas circulation path Lch is connected to the anode off-gas discharge path Leh via a gas-liquid separator 92. The gas-liquid separator 92 has a function of separating hydrogen and water contained in the anode off-gas. The anode gas circulation path Lch is connected to the anode gas supply path Lsh. Therefore, the anode gas circulation path Lch is provided to return the hydrogen separated by the gas-liquid separator 92 to the anode gas supply path Lsh. The cathode gas supply path Lso is connected to the cathode electrode of the fuel cell 10. Air containing oxygen in the atmosphere flows through the cathode gas supply path Lso. Cathode-off gas flows through the cathode-off gas discharge path Leo when hydrogen and oxygen are reacted in the fuel cell 10. The cathode off gas mainly contains air containing unreacted oxygen in the fuel cell 10 and water when hydrogen and oxygen react with each other. The anode off-gas discharge path Leh and the cathode off-gas discharge path Leo are connected to the diluter 93. The diluter 93 has a function of diluting the anode off gas with the cathode off gas. The diluter 93 discharges the mixed exhaust gas Eg obtained by diluting the anode off gas with the cathode off gas into the atmosphere. The diluter 93 is provided for the purpose of diluting the concentration of unreacted hydrogen in the fuel cell 10 and discharging it into the atmosphere. A water storage tank 94 is connected to the diluter 93. The water storage tank 94 has a function of storing water contained in the anode off gas and the cathode off gas. A seal member (not shown) is interposed between the anode gas supply path Lsh, the anode off-gas discharge path Leh, the cathode gas supply path Lso, and the cathode off-gas discharge path Leo, and the fuel cell 10. It suppresses the intrusion of air into the interior.
燃料電池システム１は、電磁バルブ２１と、インジェクタ２２と、水素循環ポンプ２３と、排気排水バルブ２４とを備えている。電磁バルブ２１は、アノードガス供給路Ｌｓｈに設けられている。電磁バルブ２１は、アノードガス供給路Ｌｓｈを開閉させる機能を有している。インジェクタ２２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおける電磁バルブ２１よりも燃料電池１０寄りに設けられている。インジェクタ２２は、電磁バルブ２１を通過した水素を圧縮させた状態で燃料電池１０のアノード極に供給する機能を有している。水素循環ポンプ２３は、アノードガス循環路Ｌｃｈに設けられている。水素循環ポンプ２３は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに流れるアノードオフガスを、気液分離器９２を介してアノードガス循環路Ｌｃｈに引き込む機能を有している。水素循環ポンプ２３は、アノードガス循環路Ｌｃｈに引き込んだ水素をアノードガス供給路Ｌｓｈに戻している。排気排水バルブ２４は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに設けられている。排気排水バルブ２４は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈを開閉させる機能を有している。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、いわゆる電磁弁である。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、ソレノイドが励磁させることで内部の弁体が動作することでアノードガス供給路Ｌｓｈ及びアノードオフガス排出路Ｌｅｈを開状態にする。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、ソレノイドが励磁されずに弁体の動作が停止している状態では定常的にアノードガス供給路Ｌｓｈ及びアノードオフガス排出路Ｌｅｈを閉状態にしている。このように、電磁バルブ２１、インジェクタ２２、水素循環ポンプ２３、及び排気排水バルブ２４は燃料電池１０に水素を給排する水素用アクチュエータ２０をなしている。 The fuel cell system 1 includes an electromagnetic valve 21, an injector 22, a hydrogen circulation pump 23, and an exhaust / drain valve 24. The solenoid valve 21 is provided in the anode gas supply path Lsh. The solenoid valve 21 has a function of opening and closing the anode gas supply path Lsh. The injector 22 is provided closer to the fuel cell 10 than the solenoid valve 21 in the anode gas supply path Lsh. The injector 22 has a function of supplying the hydrogen that has passed through the solenoid valve 21 to the anode electrode of the fuel cell 10 in a compressed state. The hydrogen circulation pump 23 is provided in the anode gas circulation path Lch. The hydrogen circulation pump 23 has a function of drawing the anode off gas flowing through the anode off gas discharge path Leh into the anode gas circulation path Lch via the gas-liquid separator 92. The hydrogen circulation pump 23 returns the hydrogen drawn into the anode gas circulation path Lch to the anode gas supply path Lsh. The exhaust / drain valve 24 is provided in the anode off-gas discharge path Leh. The exhaust / drain valve 24 has a function of opening / closing the anode off-gas discharge path Leh. The solenoid valve 21 and the exhaust / drain valve 24 are so-called solenoid valves. The solenoid valve 21 and the exhaust / drain valve 24 open the anode gas supply path Lsh and the anode off-gas discharge path Leh by operating the internal valve body by exciting the solenoid. The solenoid valve 21 and the exhaust / drain valve 24 constantly close the anode gas supply path Lsh and the anode off-gas discharge path Leh in a state where the operation of the valve body is stopped without the solenoid being excited. As described above, the solenoid valve 21, the injector 22, the hydrogen circulation pump 23, and the exhaust / drain valve 24 form a hydrogen actuator 20 for supplying / discharging hydrogen to the fuel cell 10.
燃料電池システム１は、エアコンプレッサ４１と、エアシャットバルブ４２と、エア調圧バルブ４３とを備えている。エアコンプレッサ４１は、カソードガス供給路Ｌｓｏに設けられている。エアコンプレッサ４１は、大気中の酸素を含む空気を圧縮させた状態で燃料電池１０に供給する機能を有している。エアシャットバルブ４２は、カソードガス供給路Ｌｓｏにおけるエアコンプレッサ４１よりも燃料電池１０寄りに設けられている。エアシャットバルブ４２は、カソードガス供給路Ｌｓｏを開閉させる機能を有している。エア調圧バルブ４３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏに設けられている。エア調圧バルブ４３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏを開閉させる機能を有している。エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、いわゆる電磁弁である。そのため、エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、ソレノイドが励磁されることで内部の弁体が動作することでカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏを開状態にする。エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、ソレノイドが励磁されずに弁体の動作が停止している状態では定常的にカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏを閉状態にしている。このように、エアコンプレッサ４１、エアシャットバルブ４２、及びエア調圧バルブ４３は燃料電池１０に空気を給排する酸素用アクチュエータ４０をなしている。 The fuel cell system 1 includes an air compressor 41, an air shut valve 42, and an air pressure regulating valve 43. The air compressor 41 is provided in the cathode gas supply path Lso. The air compressor 41 has a function of supplying the fuel cell 10 in a compressed state of air containing oxygen in the atmosphere. The air shut valve 42 is provided closer to the fuel cell 10 than the air compressor 41 in the cathode gas supply path Lso. The air shut valve 42 has a function of opening and closing the cathode gas supply path Lso. The air pressure regulating valve 43 is provided in the cathode off gas discharge path Leo. The air pressure regulating valve 43 has a function of opening and closing the cathode off gas discharge path Leo. The air shut valve 42 and the air pressure regulating valve 43 are so-called solenoid valves. Therefore, the air shut valve 42 and the air pressure regulating valve 43 open the cathode gas supply path Lso and the cathode off gas discharge path Leo by operating the internal valve body by exciting the solenoid. The air shut valve 42 and the air pressure regulating valve 43 constantly close the cathode gas supply path Lso and the cathode off gas discharge path Leo in a state where the operation of the valve body is stopped without the solenoid being excited. As described above, the air compressor 41, the air shut valve 42, and the air pressure regulating valve 43 form an oxygen actuator 40 that supplies and discharges air to the fuel cell 10.
燃料電池システム１は、燃料電池１０を冷却する冷却回路３０を備えている。冷却回路３０は、燃料電池１０に冷却水を循環させるための冷却水循環路Ｌｃを有している。冷却水循環路Ｌｃは、燃料電池１０に両端を接続することで閉回路をなしている。冷却回路３０は、冷却水循環ポンプ３１と、ラジエータ３２と、インタークーラ３３とを有している。冷却水循環ポンプ３１、ラジエータ３２、及びインタークーラ３３は、冷却水循環路Ｌｃに設けられている。冷却水循環ポンプ３１は、冷却水循環路Ｌｃにおいて冷却水を循環させる動力を発生させる機能を有している。冷却水循環路Ｌｃを循環する冷却水は、燃料電池１０で発生する熱を吸熱する。ラジエータ３２は、燃料電池１０で発生する熱を吸熱した冷却水を冷却する機能を有している。インタークーラ３３は、カソードガス供給路Ｌｓｏに接続されている。カソードガス供給路Ｌｓｏを流動する酸素を含む空気は、エアコンプレッサ４１により圧縮されるため温度が高い状態となっている。そのため、インタークーラ３３は、カソードガス供給路Ｌｓｏに流動する空気を冷却する機能を有している。 The fuel cell system 1 includes a cooling circuit 30 for cooling the fuel cell 10. The cooling circuit 30 has a cooling water circulation path Lc for circulating cooling water in the fuel cell 10. The cooling water circulation path Lc has a closed circuit by connecting both ends to the fuel cell 10. The cooling circuit 30 includes a cooling water circulation pump 31, a radiator 32, and an intercooler 33. The cooling water circulation pump 31, the radiator 32, and the intercooler 33 are provided in the cooling water circulation path Lc. The cooling water circulation pump 31 has a function of generating power for circulating cooling water in the cooling water circulation path Lc. The cooling water circulating in the cooling water circulation path Lc absorbs the heat generated in the fuel cell 10. The radiator 32 has a function of cooling the cooling water that has absorbed the heat generated by the fuel cell 10. The intercooler 33 is connected to the cathode gas supply path Lso. The oxygen-containing air flowing through the cathode gas supply path Lso is compressed by the air compressor 41, so that the temperature is high. Therefore, the intercooler 33 has a function of cooling the air flowing in the cathode gas supply path Lso.
燃料電池システム１は、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２と、カソード圧力センサ６３とを備えている。温度センサ６１は、冷却回路３０の冷却水循環路Ｌｃに設けられている。温度センサ６１は、冷却回路３０の冷却水の温度を検出する。冷却回路３０の冷却水の温度は、燃料電池１０の温度と同義である。アノード圧力センサ６２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおけるインジェクタ２２よりも燃料電池１０寄りに設けられている。アノード圧力センサ６２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力を検出する。アノード圧力センサ６２により検出される水素の圧力は、燃料電池１０のアノード極での水素の分圧と同義である。カソード圧力センサ６３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏにおける空気の圧力を検出している。カソード圧力センサ６３により検出される空気の圧力は、燃料電池１０のカソード極での空気の分圧と同義である。 The fuel cell system 1 includes a temperature sensor 61, an anode pressure sensor 62, and a cathode pressure sensor 63. The temperature sensor 61 is provided in the cooling water circulation path Lc of the cooling circuit 30. The temperature sensor 61 detects the temperature of the cooling water of the cooling circuit 30. The temperature of the cooling water in the cooling circuit 30 is synonymous with the temperature of the fuel cell 10. The anode pressure sensor 62 is provided closer to the fuel cell 10 than the injector 22 in the anode gas supply path Lsh. The anode pressure sensor 62 detects the pressure of hydrogen in the anode gas supply path Lsh. The hydrogen pressure detected by the anode pressure sensor 62 is synonymous with the partial pressure of hydrogen at the anode electrode of the fuel cell 10. The cathode pressure sensor 63 detects the pressure of air in the cathode off gas discharge path Leo. The air pressure detected by the cathode pressure sensor 63 is synonymous with the partial pressure of air at the cathode electrode of the fuel cell 10.
燃料電池システム１は、水素用アクチュエータ２０及び酸素用アクチュエータ４０の動作を制御することにより燃料電池１０の動作を制御する制御装置５０を備えている。なお、制御装置５０は、図示しないメモリに保存されたプログラムをＣＰＵにより実施することで水素用アクチュエータ２０及び酸素用アクチュエータ４０の動作を制御するものである。 The fuel cell system 1 includes a control device 50 that controls the operation of the fuel cell 10 by controlling the operations of the hydrogen actuator 20 and the oxygen actuator 40. The control device 50 controls the operations of the hydrogen actuator 20 and the oxygen actuator 40 by executing a program stored in a memory (not shown) by the CPU.
以下、燃料電池システム１の動作について燃料電池システム１の制御フローを参照しながら説明する。なお、燃料電池システム１の制御フローについて説明するにあたり、先に燃料電池システム１の基本的な制御フローについて説明する。 Hereinafter, the operation of the fuel cell system 1 will be described with reference to the control flow of the fuel cell system 1. Before explaining the control flow of the fuel cell system 1, the basic control flow of the fuel cell system 1 will be described first.
図２に示すように、制御装置５０は、燃料電池システム１の起動時に、水素循環制御を実施する（ステップＳ１０１）。制御装置５０は、水素循環制御において酸素用アクチュエータ４０を停止させた状態で水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する。制御装置５０は、燃料電池１０のアノード極に水素を供給するとともに水素循環ポンプ２３を動作させることで燃料電池１０の内部で水素を規定時間に亘って循環させる。 As shown in FIG. 2, the control device 50 performs hydrogen circulation control when the fuel cell system 1 is started (step S101). The control device 50 supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 by operating the hydrogen actuator 20 with the oxygen actuator 40 stopped in the hydrogen circulation control. The control device 50 supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 and operates the hydrogen circulation pump 23 to circulate hydrogen inside the fuel cell 10 for a predetermined time.
制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘ってエアコンプレッサ４１、エアシャットバルブ４２、及びエア調圧バルブ４３を停止させた状態に維持する。すなわち、制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘って燃料電池１０に対して空気を給排させない。そして、制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘って、電磁バルブ２１を開状態に維持するとともにインジェクタ２２によって水素を圧縮させた状態で燃料電池１０のアノード極に供給する。これにより、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の温度が低下したことによる結露やカソード極からアノード極に侵入した酸素及び窒素をアノードオフガス排出路Ｌｅｈに向けて流動させることができる。このとき、排気排水バルブ２４が開状態に維持されていることから、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに向けて流動したアノードオフガスを、気液分離器９２を介して希釈器９３に流動させることができる。また、水素循環ポンプ２３が動作しているため、気液分離器９２により分離された水素はアノードガス供給路Ｌｓｈに戻される。なお、規定時間とは、燃料電池１０のアノード極において部分的に水素欠となる部分がなくなるように電磁バルブ２１、インジェクタ２２、及び水素循環ポンプ２３を動作させる時間を示している。ここで、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積は、燃料電池システム１の個体毎にばらつきがあるため、規定時間の長さもばらつきが生じる虞がある。その点、上記の規定時間は、燃料電池システム１の起動時にアノード極にどの程度の酸素や水が残存しているかを実験的に確認した上で、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積がばらついたとしても燃料電池１０のアノード極において部分的に水素欠となる部分がないように設定されている。 The control device 50 maintains the air compressor 41, the air shut valve 42, and the air pressure regulating valve 43 in a stopped state for a predetermined time after the fuel cell system 1 is started. That is, the control device 50 does not supply or discharge air to the fuel cell 10 for a predetermined time after the fuel cell system 1 is started. Then, the control device 50 keeps the solenoid valve 21 in an open state and supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 in a state of being compressed by the injector 22 for a predetermined time after the fuel cell system 1 is started. To do. As a result, oxygen and nitrogen that have entered the anode electrode from the cathode electrode and dew condensation due to the temperature drop of the fuel cell 10 while the fuel cell system 1 is stopped can flow toward the anode off-gas discharge path Leh. At this time, since the exhaust / drain valve 24 is maintained in the open state, the anode-off gas that has flowed toward the anode-off gas discharge path Leh can be flowed to the diluter 93 via the gas-liquid separator 92. Further, since the hydrogen circulation pump 23 is operating, the hydrogen separated by the gas-liquid separator 92 is returned to the anode gas supply path Lsh. The specified time indicates the time for operating the solenoid valve 21, the injector 22, and the hydrogen circulation pump 23 so that the anode electrode of the fuel cell 10 is partially free of hydrogen. Here, since the volumes of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10 vary from individual to individual fuel cell system 1, there is a possibility that the length of the specified time also varies. In that respect, the above-mentioned specified time is the volume of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10 after experimentally confirming how much oxygen and water remain in the anode electrode when the fuel cell system 1 is started. Even if there is a variation, the anode electrode of the fuel cell 10 is set so that there is no partial hydrogen deficiency.
制御装置５０は、水素循環制御を実施した後（ステップＳ１０１の後）に酸素用アクチュエータ４０を動作させることで燃料電池１０のカソード極に酸素を含む空気を供給するとともに水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０を動作させる発電制御を実施する（ステップＳ１０２）。 The control device 50 operates the oxygen actuator 40 after performing the hydrogen circulation control (after step S101) to supply air containing oxygen to the cathode electrode of the fuel cell 10 and operate the hydrogen actuator 20. As a result, power generation control for operating the fuel cell 10 is performed (step S102).
制御装置５０は、水素循環制御を実施しているときと同様に水素用アクチュエータ２０の動作を継続させつつ、酸素用アクチュエータ４０を動作させる。すなわち、制御装置５０は、エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３を開状態に維持し、エアコンプレッサ４１を動作させる。これにより、燃料電池１０のアノード極に水素が、カソード極に酸素を含む空気が供給されることにより燃料電池１０にて発電が開始される。 The control device 50 operates the oxygen actuator 40 while continuing the operation of the hydrogen actuator 20 as in the case of performing the hydrogen circulation control. That is, the control device 50 keeps the air shut valve 42 and the air pressure regulating valve 43 in the open state, and operates the air compressor 41. As a result, hydrogen is supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 and air containing oxygen is supplied to the cathode electrode, so that power generation is started in the fuel cell 10.
制御装置５０は、発電制御を実施しているとき（ステップＳ１０２）に燃料電池システム１が停止処理を実施する必要があるか否かを判断している（ステップＳ１０３）。具体的には、制御装置５０は、例えば燃料電池システム１が適用される燃料電池車のスタートボタンからの信号に基づき燃料電池システム１を停止させるか否かを判断している。制御装置５０は、燃料電池システム１を停止させない場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、発電制御（ステップＳ１０２）を継続する。制御装置５０は、燃料電池システム１を停止させる場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、酸素用アクチュエータ４０を停止させる（ステップＳ１０４）。燃料電池システム１において、酸素用アクチュエータ４０が停止すると、燃料電池１０に対して酸素を含む空気が供給されなくなる。よって、燃料電池１０における発電が停止する。 The control device 50 determines whether or not the fuel cell system 1 needs to perform the stop processing when the power generation control is being executed (step S102) (step S103). Specifically, the control device 50 determines whether or not to stop the fuel cell system 1 based on a signal from the start button of the fuel cell vehicle to which the fuel cell system 1 is applied, for example. When the fuel cell system 1 is not stopped (NO in step S103), the control device 50 continues the power generation control (step S102). When the fuel cell system 1 is stopped (YES in step S103), the control device 50 stops the oxygen actuator 40 (step S104). In the fuel cell system 1, when the oxygen actuator 40 is stopped, air containing oxygen is not supplied to the fuel cell 10. Therefore, the power generation in the fuel cell 10 is stopped.
制御装置５０は、燃料電池システム１の停止時（ステップＳ１０４）に、酸素用アクチュエータ４０を停止させた状態で水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する水素供給制御を実施する（ステップＳ１０５）。燃料電池システム１の停止時に酸素用アクチュエータ４０を停止させているが、燃料電池１０の内部に酸素が残ってしまう虞がある。残存した酸素は、燃料電池１０の劣化に寄与するため、燃料電池１０に残存している酸素を水素と反応させて水に変換する必要がある。そこで、上記の水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に水素を供給している。ここで、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に供給する水素量は、発電制御後に燃料電池１０の内部にどの程度の酸素が残存しているかを実験的に確認した上で、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積がばらついたとしても燃料電池１０の内部に酸素が残存しないように設定されている。また、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に供給する水素量は、次回の燃料電池システム１の起動時に希釈器９３を介して大気中に排出される混合排出ガスＥｇに含まれる水素が４％を超えないように設定されている。当該数値は、燃料電池システム１を燃料電池車に適用する場合に法的に定められた数値である。 The control device 50 supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 by operating the hydrogen actuator 20 with the oxygen actuator 40 stopped when the fuel cell system 1 is stopped (step S104). Control is performed (step S105). Although the oxygen actuator 40 is stopped when the fuel cell system 1 is stopped, there is a risk that oxygen may remain inside the fuel cell 10. Since the remaining oxygen contributes to the deterioration of the fuel cell 10, it is necessary to react the oxygen remaining in the fuel cell 10 with hydrogen to convert it into water. Therefore, hydrogen is supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 by the above hydrogen supply control. Here, the amount of hydrogen supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 by the hydrogen supply control is determined by experimentally confirming how much oxygen remains inside the fuel cell 10 after the power generation control, and then the fuel cell 10 Even if the volumes of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10 vary, oxygen does not remain inside the fuel cell 10. Further, the amount of hydrogen supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 by the hydrogen supply control is 4 hydrogen contained in the mixed exhaust gas Eg discharged into the atmosphere through the diluter 93 at the next startup of the fuel cell system 1. It is set not to exceed%. The numerical value is a numerical value legally determined when the fuel cell system 1 is applied to a fuel cell vehicle.
燃料電池システム１の基本的な制御フローは、上記したステップＳ１０１からステップＳ１０５であり、ステップＳ１０５の終了後、燃料電池システム１が停止する。ところで、カソードガス供給路Ｌｓｏやカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池１０との間をシールするシール部材が劣化し、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の内部に透過する酸素量が増える場合がある。また、例えばアノードガス供給路Ｌｓｈやアノードオフガス排出路Ｌｅｈと燃料電池１０との間のシール部材の劣化、エアシャットバルブ４２やエア調圧バルブ４３の弁体の劣化により燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の内部に透過する酸素量が増える場合がある。その点、本実施形態では、燃料電池システム１の停止中における燃料電池１０の劣化を抑制できるように構成されている。以下、その構成について説明する。 The basic control flow of the fuel cell system 1 is from step S101 to step S105 described above, and the fuel cell system 1 is stopped after the end of step S105. By the way, when the sealing member that seals between the cathode gas supply path Lso or the cathode off gas discharge path Leo and the fuel cell 10 deteriorates, and the amount of oxygen permeating inside the fuel cell 10 increases while the fuel cell system 1 is stopped. There is. Further, for example, the fuel cell system 1 is stopped due to deterioration of the seal member between the anode gas supply path Lsh or the anode off-gas discharge path Leh and the fuel cell 10, and deterioration of the valve body of the air shut valve 42 or the air pressure regulating valve 43. In some cases, the amount of oxygen permeating inside the fuel cell 10 may increase. In that respect, in the present embodiment, the deterioration of the fuel cell 10 while the fuel cell system 1 is stopped can be suppressed. The configuration will be described below.
図２に示すように、制御装置５０は、水素供給制御の直後に第１データ取得制御を実施する（ステップＳ１０６）。制御装置５０は、第１データ取得制御において温度Ｔ１、カソード圧力Ｐｏ、アノード圧力Ｐｈ、及び水素濃度Ｈｄを取得する。温度Ｔ１は、水素供給制御の直後の冷却回路３０の冷却水の温度である。カソード圧力Ｐｏは、水素供給制御の直後のカソードオフガス排出路Ｌｅｏにおける空気の圧力である。アノード圧力Ｐｈは、水素供給制御の直後のアノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力である。水素濃度Ｈｄは、水素供給制御の直後の燃料電池１０のアノード極における水素の濃度である。 As shown in FIG. 2, the control device 50 executes the first data acquisition control immediately after the hydrogen supply control (step S106). The control device 50 acquires the temperature T1, the cathode pressure Po, the anode pressure Ph, and the hydrogen concentration Hd in the first data acquisition control. The temperature T1 is the temperature of the cooling water of the cooling circuit 30 immediately after the hydrogen supply control. The cathode pressure Po is the pressure of air in the cathode off gas discharge path Leo immediately after the hydrogen supply control. The anode pressure Ph is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path Lsh immediately after the hydrogen supply control. The hydrogen concentration Hd is the concentration of hydrogen at the anode electrode of the fuel cell 10 immediately after the hydrogen supply control.
制御装置５０は、温度センサ６１で検出される温度Ｔ１を取得する。制御装置５０は、アノード圧力センサ６２で検出されるアノード圧力Ｐｈを取得する。制御装置５０は、カソード圧力センサ６３で検出されるカソード圧力Ｐｏを取得する。水素濃度Ｈｄは、水素供給制御にて燃料電池１０のアノード極に供給される水素量によって推定されるパラメータである。すなわち、水素濃度Ｈｄは、燃料電池システム１の停止時に燃料電池１０に酸素が残存しないように、且つ次回の燃料電池システム１の起動時に希釈器９３から排出される混合排出ガスＥｇに含まれる水素が４％を超えないように燃料電池１０に水素を供給した後の燃料電池１０のアノード極における水素の濃度を実験的に確認することで得られる。そのため、制御装置５０は、図示しないメモリに水素濃度Ｈｄを記憶しておき、第１データ取得制御時にメモリから水素濃度Ｈｄを取得する。なお、本実施形態では、第１データ取得制御を実施した後、燃料電池システム１は停止する。 The control device 50 acquires the temperature T1 detected by the temperature sensor 61. The control device 50 acquires the anode pressure Ph detected by the anode pressure sensor 62. The control device 50 acquires the cathode pressure Po detected by the cathode pressure sensor 63. The hydrogen concentration Hd is a parameter estimated by the amount of hydrogen supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 under the hydrogen supply control. That is, the hydrogen concentration Hd is the hydrogen contained in the mixed exhaust gas Eg discharged from the diluter 93 when the fuel cell system 1 is stopped so that oxygen does not remain in the fuel cell 10 and when the fuel cell system 1 is started next time. It is obtained by experimentally confirming the concentration of hydrogen in the anode electrode of the fuel cell 10 after supplying hydrogen to the fuel cell 10 so that the amount does not exceed 4%. Therefore, the control device 50 stores the hydrogen concentration Hd in a memory (not shown), and acquires the hydrogen concentration Hd from the memory during the first data acquisition control. In the present embodiment, the fuel cell system 1 is stopped after the first data acquisition control is executed.
制御装置５０は、第１データ取得制御を実施した後に燃料電池システム１が停止している状態において定期データ取得制御を実施する（ステップＳ１０７）。制御装置５０は、所定周期で自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２と、カソード圧力センサ６３とを動作させる。制御装置５０の図示しないメモリには、所定周期で自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２とを動作させるプログラムが保存されている。制御装置５０は、定期データ取得制御において、定期温度Ｔｎ及び定期圧力Ｐｈｎを取得する。制御装置５０は、温度センサ６１で検出される冷却回路３０の冷却水の温度である定期温度Ｔｎを取得する。制御装置５０は、アノード圧力センサ６２で検出されるアノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力である定期圧力Ｐｈｎを取得する。 The control device 50 executes periodic data acquisition control in a state where the fuel cell system 1 is stopped after executing the first data acquisition control (step S107). The control device 50 operates itself, the temperature sensor 61, the anode pressure sensor 62, and the cathode pressure sensor 63 at predetermined cycles. In a memory (not shown) of the control device 50, a program for operating itself, the temperature sensor 61, and the anode pressure sensor 62 at a predetermined cycle is stored. The control device 50 acquires the periodic temperature Tn and the periodic pressure Phn in the periodic data acquisition control. The control device 50 acquires a periodic temperature Tn, which is the temperature of the cooling water of the cooling circuit 30 detected by the temperature sensor 61. The control device 50 acquires the periodic pressure Phn, which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path Lsh detected by the anode pressure sensor 62.
制御装置５０は、定期データ取得制御で定期温度Ｔｎ及び定期圧力Ｐｈｎを取得したとき、推定アノード圧力演算制御を実施する（ステップＳ１０８）。制御装置５０は、推定アノード圧力演算制御において、温度Ｔ１、カソード圧力Ｐｏ、アノード圧力Ｐｈ、水素濃度Ｈｄ、及び定期温度Ｔｎにより推定アノード圧力Ｐｃａｌを演算する。推定アノード圧力Ｐｃａｌは、定期データ取得制御を実施した直後におけるアノード極にて推定される水素の圧力である。 The control device 50 executes the estimated anode pressure calculation control when the periodic temperature Tn and the periodic pressure Phn are acquired by the periodic data acquisition control (step S108). The control device 50 calculates the estimated anode pressure Pcal from the temperature T1, the cathode pressure Po, the anode pressure Ph, the hydrogen concentration Hd, and the periodic temperature Tn in the estimated anode pressure calculation control. The estimated anode pressure Pcal is the pressure of hydrogen estimated at the anode electrode immediately after the periodic data acquisition control is performed.
制御装置５０は、推定アノード圧力演算制御を実施した直後に定期圧力Ｐｈｎと推定アノード圧力Ｐｃａｌとの差分ΔＰが規定範囲に含まれているか否かを判断している（ステップＳ１０９）。制御装置５０は、差分ΔＰが規定範囲に含まれていると判断した場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、燃料電池システム１が起動処理を実施する必要があるか否かを判断している（ステップＳ１１０）。具体的には、制御装置５０は、例えば燃料電池システム１が適用される燃料電池車のスタートボタンからの信号に基づき燃料電池システム１を起動させるか否かを判断している。制御装置５０は、ステップＳ１１０において燃料電池システム１の起動処理を実施する必要があると判断した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、処理を終了し、再度ステップＳ１０１から燃料電池システム１の制御フローを開始する。制御装置５０は、ステップＳ１１０において燃料電池システム１の起動処理を実施する必要がないと判断した場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、再び定期データ取得制御（ステップＳ１０７）に戻る。なお、再び定期データ取得制御に戻った場合、制御装置５０は、所定周期で定期データ取得制御を実施するため、次回の定期データ取得制御を実施するまでの間、制御装置５０自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２とを停止させた状態にする。 Immediately after executing the estimated anode pressure calculation control, the control device 50 determines whether or not the difference ΔP between the periodic pressure Phn and the estimated anode pressure Pcal is included in the specified range (step S109). When the control device 50 determines that the difference ΔP is included in the specified range (YES in step S109), the control device 50 determines whether or not the fuel cell system 1 needs to perform the start-up process (step S110). ). Specifically, the control device 50 determines whether or not to start the fuel cell system 1 based on a signal from the start button of the fuel cell vehicle to which the fuel cell system 1 is applied, for example. When the control device 50 determines that it is necessary to start the fuel cell system 1 in step S110 (YES in step S110), the control device 50 ends the process and starts the control flow of the fuel cell system 1 again from step S101. To do. When the control device 50 determines that it is not necessary to perform the start processing of the fuel cell system 1 in step S110 (NO in step S110), the control device 50 returns to the periodic data acquisition control (step S107) again. When returning to the periodic data acquisition control again, the control device 50 executes the periodic data acquisition control at a predetermined cycle. Therefore, the control device 50 itself and the temperature sensor are used until the next periodic data acquisition control is executed. The 61 and the anode pressure sensor 62 are stopped.
制御装置５０は、差分ΔＰが規定範囲に含まれていないと判断した場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータを動作させる（ステップＳ１１１）。制御装置５０は、ステップＳ１１１において、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する。 When the control device 50 determines that the difference ΔP is not included in the specified range (NO in step S109), the control device 50 starts the fuel cell system 1 and operates the hydrogen actuator (step S111). In step S111, the control device 50 supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 by operating the hydrogen actuator 20.
ここで、差分ΔＰは、例えば燃料電池システムの停止中にカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池との間から酸素を含む空気が侵入し、水素供給制御したときに燃料電池１０のアノード極に供給された水素が燃料電池１０の劣化を抑制するにあたり足りなかったか否かを判断する基準となる数値である。そのため、規定範囲とは、燃料電池に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池１０の劣化に寄与しない範囲を示している。よって、差分ΔＰが規定範囲に含まれている場合は、燃料電池１０に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池１０の劣化に寄与しないことを示している。また、差分ΔＰが規定範囲に含まれていない場合は、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０に侵入した酸素を含む空気が燃料電池１０の劣化に寄与してしまうほど多いことを示している。 Here, the difference ΔP is the fuel cell 10 when, for example, air containing oxygen invades between the cathode gas supply path Lso and the cathode off gas discharge path Leo and the fuel cell while the fuel cell system is stopped, and hydrogen supply is controlled. This is a numerical value that serves as a reference for determining whether or not the hydrogen supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 is insufficient to suppress deterioration of the fuel cell 10. Therefore, the specified range indicates a range that does not contribute to the deterioration of the fuel cell 10 even if air containing oxygen enters the fuel cell. Therefore, when the difference ΔP is included in the specified range, it is shown that even if air containing oxygen enters the fuel cell 10, it does not contribute to the deterioration of the fuel cell 10. Further, when the difference ΔP is not included in the specified range, it is shown that the amount of oxygen-containing air that has entered the fuel cell 10 while the fuel cell system 1 is stopped is so large that it contributes to the deterioration of the fuel cell 10. There is.
制御装置５０は、ステップＳ１１１において、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に差分ΔＰが規定範囲に含まれるように水素を供給する。このとき、燃料電池１０のアノード極に供給される水素量は、燃料電池システム１が停止中で差分ΔＰが規定範囲に含まれないときに燃料電池１０のアノード極にどの程度の水素が足りてないかを実験的に確認した上で設定される。そして、当該水素量は、水素用アクチュエータ２０の動作時間によって決まる。よって、差分ΔＰが規定範囲に含まれないときに供給するべき水素量に対する水素用アクチュエータ２０の動作時間を実験的に確認し、制御装置５０は、当該動作時間だけ水素用アクチュエータ２０を動作させる。制御装置５０は、ステップＳ１１１の後、処理を終了する。 In step S111, the control device 50 supplies hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10 so that the difference ΔP is included in the specified range by operating the hydrogen actuator 20. At this time, the amount of hydrogen supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 is the amount of hydrogen sufficient for the anode electrode of the fuel cell 10 when the fuel cell system 1 is stopped and the difference ΔP is not included in the specified range. It is set after experimentally confirming that there is no such thing. The amount of hydrogen is determined by the operating time of the hydrogen actuator 20. Therefore, the operating time of the hydrogen actuator 20 with respect to the amount of hydrogen to be supplied when the difference ΔP is not included in the specified range is experimentally confirmed, and the control device 50 operates the hydrogen actuator 20 for the operating time. The control device 50 ends the process after step S111.
本実施形態の効果について説明する。
（１−１）本実施形態では、所定周期で定期データ取得制御を実施し、推定アノード圧力Ｐｃａｌと定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰを算出している。そのため、燃料電池システム１の停止中において、燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態を所定周期で確認している。そして、推定アノード圧力Ｐｃａｌと定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰが規定範囲に含まれない場合に燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給することで、燃料電池１０の内部に足りない分の水素を補充することができる。したがって、燃料電池システム１の停止中における燃料電池１０の劣化をより好適に抑制できる。
The effect of this embodiment will be described.
(1-1) In the present embodiment, periodic data acquisition control is performed at a predetermined cycle, and the difference ΔP between the estimated anode pressure Pcal and the periodic pressure Phn is calculated. Therefore, while the fuel cell system 1 is stopped, the state of the air containing oxygen entering the fuel cell 10 is confirmed at a predetermined cycle. Then, when the difference ΔP between the estimated anode pressure Pcal and the periodic pressure Phn is not included in the specified range, the fuel cell system 1 is started and the hydrogen actuator 20 is operated to supply hydrogen to the anode electrode of the fuel cell 10. By doing so, it is possible to replenish the inside of the fuel cell 10 with insufficient hydrogen. Therefore, deterioration of the fuel cell 10 while the fuel cell system 1 is stopped can be more preferably suppressed.
（１−２）本実施形態では、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に水素を供給した後から定期データ取得制御を実施するまでの間に変化するアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力を推定アノード圧力Ｐｃａｌとして演算することができる。よって、推定アノード圧力Ｐｃａｌの変化をより正確に把握することができる。そのため、定期データ取得制御を実施した直後における燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態をより正確に把握することができる。 (1-2) In the present embodiment, the pressure of hydrogen in the anode gas supply path Lsh that changes between the time when hydrogen is supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 by the hydrogen supply control and the time when the periodic data acquisition control is performed is applied. It can be calculated as the estimated anode pressure Pcal. Therefore, the change in the estimated anode pressure Pcal can be grasped more accurately. Therefore, it is possible to more accurately grasp the state of the air containing oxygen entering the fuel cell 10 immediately after the periodic data acquisition control is performed.
＜第２の実施形態＞
以下、燃料電池システムの第２の実施形態について図３及び図４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明をし、詳細な説明は割愛する。
<Second embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the fuel cell system will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The same configuration as that of the first embodiment will be described with the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図３に示すように、本実施形態と第１の実施形態との異なる点は、燃料電池システム１の制御フローにおいて、制御装置５０は、ステップＳ１０７の定期データ取得制御において定期圧力Ｐｈｎのみを取得する点と、ステップＳ１０８において推定アノード圧力演算制御に代替して制御装置５０の図示しないメモリに保存されたマップＭに定期データ取得制御で取得した定期圧力Ｐｈｎを照らし合わせることで差分ΔＰを演算する制御を実施する点である。 As shown in FIG. 3, the difference between the present embodiment and the first embodiment is that in the control flow of the fuel cell system 1, the control device 50 acquires only the periodic pressure Phn in the periodic data acquisition control in step S107. The difference ΔP is calculated by comparing the points to be performed and the periodic pressure Phn acquired by the periodic data acquisition control with the map M stored in the memory (not shown) of the control device 50 instead of the estimated anode pressure calculation control in step S108. The point is to carry out control.
図４に示すように、マップＭは、制御装置５０の図示しないメモリに保存されている。マップＭは、横軸が水素供給制御の直後からの経過時間を示し、縦軸が推定アノード圧力Ｐｃａｌを示している。すなわち、マップＭは、水素供給制御の直後からの推定アノード圧力Ｐｃａｌの経時的は変化を示している。当該マップは、水素供給制御を実施し、燃料電池システム１の停止中における理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力を予め設計時に計算することで作られている。なお、理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力は、燃料電池システム１の個体毎における燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積が平均値であり、且つ劣化する前の状態のシール部材を透過する酸素量が平均値であることを前提として計算された値である。すなわち、理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力は、燃料電池システム１を設計する上で燃料電池１０の内部に侵入しても燃料電池１０の劣化に寄与しないと想定される酸素量に基づいて計算される。 As shown in FIG. 4, the map M is stored in a memory (not shown) of the control device 50. In the map M, the horizontal axis shows the elapsed time immediately after the hydrogen supply control, and the vertical axis shows the estimated anode pressure Pcal. That is, the map M shows the change over time of the estimated anode pressure Pcal immediately after the hydrogen supply control. The map is created by implementing hydrogen supply control and calculating the hydrogen pressure in the ideal anode gas supply path Lsh while the fuel cell system 1 is stopped in advance at the time of design. The ideal hydrogen pressure in the anode gas supply path Lsh is such that the volumes of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 10 in each individual fuel cell system 1 are average values, and the sealing member is in a state before deterioration. It is a value calculated on the assumption that the amount of oxygen permeating through is an average value. That is, the hydrogen pressure in the ideal anode gas supply path Lsh has an amount of oxygen that is not expected to contribute to the deterioration of the fuel cell 10 even if it enters the inside of the fuel cell 10 in designing the fuel cell system 1. Calculated based on.
図３及び図４に示すように、制御装置５０は、定期データ取得制御を実施したときに取得した定期圧力ＰｈｎをマップＭに参照する（ステップＳ１０８）。制御装置５０は、定期データ取得制御で定期圧力Ｐｈｎを取得したとき、マップＭ上の推定アノード圧力Ｐｃａｌの経時的な変化を示す線（図４中の太線）と、定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰを演算する。制御装置５０は、差分ΔＰを演算後、第１の実施形態と同様にステップＳ１０９〜ステップＳ１１１を実施する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the control device 50 refers to the map M with the periodic pressure Phn acquired when the periodic data acquisition control is performed (step S108). When the control device 50 acquires the periodic pressure Phn by the periodic data acquisition control, the difference ΔP between the line showing the time-dependent change of the estimated anode pressure Pcal on the map M (thick line in FIG. 4) and the periodic pressure Phn. Is calculated. After calculating the difference ΔP, the control device 50 executes steps S109 to S111 in the same manner as in the first embodiment.
本実施形態の効果について説明する。
（２−１）本実施形態では、制御装置５０は、定期データ取得制御により得た定期圧力Ｐｈｎをマップに照らし合わせることで差分ΔＰを演算している。よって、燃料電池システム１の停止中において、制御装置５０の演算負荷を低減させつつ、燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態をより早く把握することができる。
The effect of this embodiment will be described.
(2-1) In the present embodiment, the control device 50 calculates the difference ΔP by comparing the periodic pressure Phn obtained by the periodic data acquisition control with the map. Therefore, while the fuel cell system 1 is stopped, the state of air containing oxygen entering the fuel cell 10 can be grasped more quickly while reducing the calculation load of the control device 50.
なお、上記の各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記の各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
〇 ステップＳ１１１の後にステップＳ１０７で実施する定期データ取得制御に戻ってもよい。
Each of the above embodiments can be modified and implemented as follows. Each of the above embodiments and the following modifications can be implemented in combination with each other to the extent that they are technically consistent.
〇 After step S111, the periodic data acquisition control performed in step S107 may be returned.
〇 差分ΔＰが規定範囲に含まれない場合、燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給していたが、供給する水素量は一定であってもよい。又は、差分ΔＰの大きさによって供給する水素量を変化させてもよい。 〇 When the difference ΔP was not included in the specified range, hydrogen was supplied to the anode electrode of the fuel cell 10 by starting the fuel cell system 1 and operating the hydrogen actuator 20, but the amount of hydrogen supplied was constant. It may be. Alternatively, the amount of hydrogen supplied may be changed depending on the magnitude of the difference ΔP.
〇 燃料電池システム１において、アノードガス循環路Ｌｃｈ、及び水素循環ポンプ２３を割愛するように変更してもよい。このように変更したとき、電磁バルブ２１、インジェクタ２２、及び排気排水バルブ２４が水素用アクチュエータ２０を構成する。 〇 In the fuel cell system 1, the anode gas circulation path Lch and the hydrogen circulation pump 23 may be changed so as to be omitted. When changed in this way, the solenoid valve 21, the injector 22, and the exhaust / drain valve 24 constitute the hydrogen actuator 20.
〇 上記の変更例に伴って、燃料電池システム１の制御フローにおいて、ステップＳ１０１の水素循環制御を割愛してもよい。
〇 燃料電池システム１は、燃料電池車に限らず、フォークリフトや無人搬送車等の産業車両や定置式電源等に適用させてもよい。
〇 According to the above modification example, the hydrogen circulation control in step S101 may be omitted in the control flow of the fuel cell system 1.
〇 The fuel cell system 1 may be applied not only to a fuel cell vehicle but also to an industrial vehicle such as a forklift or an automatic guided vehicle, a stationary power supply, or the like.
１…燃料電池システム、１０…燃料電池、２０…水素用アクチュエータ、２１…電磁バルブ、２２…インジェクタ、２３…水素循環ポンプ、３０…冷却回路、４０…酸素用アクチュエータ、４１…エアコンプレッサ、４２…エアシャットバルブ、４３…エア調圧バルブ、５０…制御装置、９２…気液分離器、Ｌｓｈ…アノードガス供給路、Ｌｅｈ…アノードオフガス排出路、Ｌｃｈ…アノードガス循環路、Ｌｓｏ…カソードガス供給路、Ｌｅｏ…カソードオフガス排出路、Ｔ１…温度、Ｔｎ…定期温度、Ｈｄ…水素濃度、Ｐｏ…カソード圧力、Ｐｈ…アノード圧力、Ｐｈｎ…定期圧力、Ｐｃａｌ…推定アノード圧力、ΔＰ…差分、Ｍ…マップ。 1 ... Fuel cell system, 10 ... Fuel cell, 20 ... Hydrogen actuator, 21 ... Electromagnetic valve, 22 ... Injector, 23 ... Hydrogen circulation pump, 30 ... Cooling circuit, 40 ... Oxygen actuator, 41 ... Air compressor, 42 ... Air shut valve, 43 ... Air pressure regulating valve, 50 ... Control device, 92 ... Gas-liquid separator, Lsh ... Anode gas supply path, Leh ... Anode off gas discharge path, Lch ... Anode gas circulation path, Lso ... Cathode gas supply path , Leo ... cathode off gas discharge path, T1 ... temperature, Tn ... regular temperature, Hd ... hydrogen concentration, Po ... cathode pressure, Ph ... anode pressure, Phn ... regular pressure, Pcal ... estimated anode pressure, ΔP ... difference, M ... map ..
Claims (3)
前記アノード極に接続され、水素が流動するアノードガス供給路と、
アノードオフガスが流動するアノードオフガス排出路と、
前記カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動するカソードガス供給路と、
カソードオフガスが流動するカソードオフガス排出路と、
前記アノードガス供給路及び前記アノードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータと、
前記カソードガス供給路及び前記カソードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータと、
前記燃料電池を冷却する冷却回路と、
前記水素用アクチュエータ及び前記酸素用アクチュエータの動作を制御することにより前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記燃料電池システムの停止時に、前記酸素用アクチュエータを停止させた状態で前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に水素を供給する水素供給制御と、
前記水素供給制御の後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記アノードガス供給路における水素の圧力である定期圧力を取得する定期データ取得制御と、を実施し、
前記定期データ取得制御で前記定期圧力を取得したとき、前記定期データ取得制御を実施した直後において前記アノード極にて推定される水素の圧力である推定アノード圧力と前記定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell having an anode pole and a cathode pole, and generating electricity by hydrogen supplied to the anode pole and oxygen-containing air supplied to the cathode pole.
An anode gas supply path connected to the anode electrode and through which hydrogen flows,
Anode off gas discharge path through which anode off gas flows and
A cathode gas supply path connected to the cathode electrode and through which oxygen-containing air flows,
Cathode-off gas discharge path through which cathode-off gas flows,
A hydrogen actuator provided in the anode gas supply path and the anode off-gas discharge path to supply and discharge hydrogen to the fuel cell, and
An oxygen actuator provided in the cathode gas supply path and the cathode off gas discharge path to supply and discharge air to the fuel cell, and
A cooling circuit that cools the fuel cell,
A fuel cell system including a control device for controlling the operation of the fuel cell by controlling the operation of the hydrogen actuator and the oxygen actuator.
The control device is
When the fuel cell system is stopped, hydrogen supply control for supplying hydrogen to the anode electrode of the fuel cell by operating the hydrogen actuator with the oxygen actuator stopped, and
After the hydrogen supply control, in a state where the fuel cell system is stopped, periodic data acquisition control for acquiring a periodic pressure, which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, is performed at a predetermined cycle.
When the periodic pressure is acquired by the periodic data acquisition control, the difference between the estimated anode pressure, which is the hydrogen pressure estimated at the anode electrode immediately after the periodic data acquisition control is executed, and the periodic pressure is within the specified range. If not included in, hydrogen is supplied to the anode electrode of the fuel cell so that the periodic pressure is within the specified range by activating the fuel cell system and operating the hydrogen actuator. Fuel cell system.
前記水素供給制御の直後に前記冷却回路の温度、前記カソードオフガス排出路における空気の圧力であるカソード圧力、前記アノードガス供給路における水素の圧力であるアノード圧力、及び前記アノード極の水素濃度を取得する第１データ取得制御と、
前記第１データ取得制御を実施した後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記冷却回路の温度である定期温度、及び前記定期圧力を取得する前記定期データ取得制御と、
前記定期データ取得制御で前記定期温度及び前記定期圧力を取得したとき、前記第１データ取得制御により取得した前記温度、前記カソード圧力、前記アノード圧力、及び前記水素濃度と、前記定期データ取得制御により取得した前記定期温度とにより前記推定アノード圧力を演算する推定アノード圧力演算制御と、を実施することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control device is
Immediately after the hydrogen supply control, the temperature of the cooling circuit, the cathode pressure which is the pressure of air in the cathode off gas discharge path, the anode pressure which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, and the hydrogen concentration of the anode electrode are acquired. First data acquisition control and
In a state where the fuel cell system is stopped after the first data acquisition control is executed, the periodic data acquisition control for acquiring the periodic temperature, which is the temperature of the cooling circuit, and the periodic pressure at predetermined cycles, and the periodic data acquisition control.
When the periodic temperature and the periodic pressure are acquired by the periodic data acquisition control, the temperature, the cathode pressure, the anode pressure, and the hydrogen concentration acquired by the first data acquisition control and the periodic data acquisition control are used. The fuel cell system according to claim 1, wherein the estimated anode pressure calculation control for calculating the estimated anode pressure based on the acquired periodic temperature is performed.
前記水素供給制御の直後からの前記推定アノード圧力の経時的な変化を示すマップを有し、
前記定期圧力を前記マップに照らし合わせ、前記差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control device is
It has a map showing the time course of the estimated anode pressure immediately after the hydrogen supply control.
When the periodic pressure is compared with the map and the difference is not included in the specified range, the periodic pressure is applied to the anode electrode of the fuel cell by activating the fuel cell system and operating the hydrogen actuator. The fuel cell system according to claim 1, wherein hydrogen is supplied so as to be included in the specified range.
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