JP2021197271A - 燃料電池システム - Google Patents

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Abstract

【課題】エア供給系のバルブ開度の制御を安定して行うことができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１０のエアバルブ制御部６２は、バルブ開度決定部６１が決定したバルブ開度指令値θｄが指令値閾値θｔ１未満である第１条件を満たし、かつ、エアバルブ開度センサ６３が測定したバルブ開度測定値θｍが測定値閾値θｔ２未満である第２条件を満たす場合には、エアバルブ２４０のフィードバック制御を実施せず、第１条件または第２条件を満たさない場合に、エアバルブ２４０のフィードバック制御を実施する。【選択図】図４

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。
特許文献１には、エンジン始動後のアイドルにおいてアイドル回転数が安定するように、電子スロットルの全閉学習を実施して精度良くバルブ開度を制御することが開示されている。
き特開２００８−８８９２５号公報
ところで、燃料電池システムでは、空気供給系や水素ガス供給系に設けられるバルブには駆動停止中の封止性が求められるため、弁体とボデー（ボア）間にゴムなどのシール部材が設けられるのが一般的である。この場合、バルブが全閉状態のとき弁体がシール部材と密着した状態となって流路が封止される。
ここで、環境や製造バラツキによって、上述の弁体とシール部材との間に生じる圧力（緊迫力）にバラツキが生じる場合がある。このため、特許文献１などに記載の従来のバルブ開度制御手法を燃料電池システムのバルブの制御に適用しようとすると、上記の緊迫力のバラツキのために、システム起動時にバルブ開度のフィードバック制御が不安定となって、目標値を極端に超えるオーバーシュートが発生する可能性がある。
本開示は、バルブ開度の制御を安定して行うことができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明の実施形態の一観点に係る燃料電池システムは、燃料電池へ供給される反応ガスが流通する流路に配置されるバルブと、前記燃料電池の目標発電量から算出された前記反応ガスの流量に基づき前記バルブの開度を決定するバルブ開度決定部と、バルブの開度を測定するバルブ開度測定部と、前記バルブ開度決定部により決定されたバルブ開度指令値に基づき前記バルブの動作をフィードバック制御するバルブ制御部と、を備え、前記バルブ制御部は、前記バルブ開度決定部が決定したバルブ開度指令値が指令値閾値未満である第１条件を満たし、かつ、前記バルブ開度測定部が測定したバルブ開度測定値が測定値閾値未満である第２条件を満たす場合には、前記バルブの前記フィードバック制御を実施せず、前記第１条件または前記第２条件を満たさない場合に、前記バルブの前記フィードバック制御を実施する。
本開示によれば、バルブ開度の制御を安定して行うことができる燃料電池システムを提供することができる。
実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図 図１中の制御装置の機能ブロック図 排出流量調整バルブの概略構成を示す模式図 燃料電池システムの起動時のバルブ制御のフローチャート 燃料電池システムの起動時のタイミングチャート 燃料電池システムの再起動時のタイミングチャート
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図１は、実施形態に係る燃料電池システム１０の概略構成を示す図である。燃料電池システム１０は、例えば、車両（燃料電池車両）に搭載され、運転者からの要求に応じて、車両の動力源となる電力を出力する。燃料電池システム１０は、燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＦＣ）１００と、空気供給系２００と、水素ガス供給系３００と、図示しない冷却系と、制御装置６００と、を備える。
燃料電池１００は、発電体としての単セル１１０を複数積層したスタック構造を有している。単セル１１０は、電解質膜の両側にアノードとカソードの両電極を接合させた膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）と、膜電極接合体のアノード及びカソードの両側から挟持する２枚のセパレータとによって構成されている。燃料電池１００は、後述の水素ガス供給系３００からアノードに供給された燃料ガスとしての水素と、空気供給系２００からカソードに供給された空気中に含まれる酸化ガスとしての酸素と、の電気化学反応によって発電し、その発電電力にて駆動用モータ等の負荷を駆動する。
空気供給系２００は、燃料電池１００のカソードに、酸化ガスである酸素を含む空気を供給する。空気供給系２００は、酸素供給流路２１０と、放出流路２２０と、コンプレッサー２３０と、排出流量調整バルブ２４０と、を備える。酸素供給流路２１０の一方端は燃料電池１００のカソードの入口に接続されており、他方端は開口端となっている。コンプレッサー２３０は酸素供給流路２１０に設けられている。放出流路２２０の一方端は燃料電池のカソードの出口に接続されている。排出流量調整バルブ２４０は放出流路２２０に設けられている。空気供給系２００は、酸素供給流路２１０の開口端から取り込んだ空気を、コンプレッサー２３０にて流量調整した上で燃料電池１００のカソードに供給する。また、空気供給系２００は、放出流路２２０の排出流量調整バルブ２４０で調整された流量で、カソードの出口から排出される未消費の酸素を含む空気（カソードオフガス）を大気放出する。空気供給系２００の動作は、コンプレッサー２３０および排出流量調整バルブ２４０が、後述する制御装置６００によって制御されることで実行される。なお、本実施形態の以下の説明では、図３などを参照して後述するバルブ制御の制御対象の「燃料電池へ供給される反応ガスが流通する流路に配置されるバルブ」として排出流量調整バルブ２４０を挙げて説明する。また、排出流量調整バルブ２４０は「ＦＣ出口エアバルブ」、「エア出口バルブ」、「エアバルブ」などと表記される場合がある。
水素ガス供給系３００は、燃料電池１００の発電に利用される燃料ガスである水素を燃料電池１００のアノードに供給する。水素ガス供給系３００は、燃料タンクとしての水素ガスタンク３１０と、燃料ガス供給流路としての水素ガス供給路３２０と、還流路３３０と、開閉バルブ３４０と、調圧バルブ３５０と、燃料ガス供給装置としてのインジェクタ３６０と、圧力センサ３２１，３２２と、リリーフ弁３２３と、水素ガスポンプ３７０と、気液分離器３８０と、排出バルブ３９５と、放出流路３９０と、を備える。なお、放出流路３９０は放出流路２２０に接続されている。
水素ガスタンク３１０は、高圧の水素ガスを貯蔵している。水素ガスタンク３１０は、水素ガス供給路３２０を介して燃料電池１００のアノードの入口と接続されている。水素ガス供給路３２０には、水素ガスタンク３１０側から、開閉バルブ３４０と、調圧バルブ３５０と、圧力センサ３２１と、インジェクタ３６０と、リリーフ弁３２３と、圧力センサ３２２とがこの順に設けられている。開閉バルブ３４０は、水素ガスタンク３１０からのアノードガスの供給をオン、オフする。調圧バルブ３５０は、インジェクタ３６０へ供給する水素ガスの圧力を調整する。インジェクタ３６０は、調圧バルブ３５０から供給された水素ガスを、水素ガス供給路３２０を介して燃料電池１００のアノードに向けて、要求される負荷に応じた周期で噴射し、燃料電池１００への水素ガスの供給量を調整する。インジェクタ３６０の上流側の圧力は圧力センサ３２１によって検出され、インジェクタ３６０の下流側の圧力は圧力センサ３２２によって検出される。リリーフ弁３２３は、あらかじめ設定された圧力を超えたときに作動（開弁）して、インジェクタ３６０の下流側の水素ガス供給路３２０を流れる水素ガスをリリーフ弁３２３の放出口から放出する。この結果、リリーフ弁３２３は、インジェクタ３６０の下流側の水素ガス供給路３２０の圧力が、設定圧力を超えないように動作する。リリーフ弁３２３の放出口に接続された放出配管３２５の端部、すなわち、リリーフ弁３２３の直下流には、熱流センサ３２４が設けられている。熱流センサ３２４は、後述するように、リリーフ弁３２３が開弁された際に放出口からの水素ガスの放出が開始されたことにより発生する熱流束の変化を検出する。
水素ガス供給路３２０を介して燃料電池１００に供給された水素ガスは、複数の単セル１１０の積層によって構成された供給側の水素ガス流通路（不図示）を流通して、各単セル１１０に供給される。各単セルで使用されなかった未使用の水素ガスを含むアノードオフガスは、複数の単セル１１０の積層によって構成された排出側の水素ガス流通路を流通して、還流路３３０へ排出される。このアノードオフガスには、各単セル１１０の発電により生成された液水や、カソード側からアノード側へ透過した窒素ガス等の不純物ガスが含まれる。すなわち、アノードオフガスは、水素ガスと、窒素ガス等の不純物ガスを含む混合ガスである。
還流路３３０は、燃料電池１００のアノードの出口と、圧力センサ３２２よりも燃料電池１００側の水素ガス供給路３２０の部分と、に接続され、燃料電池１００から排出されたアノードオフガスを水素ガス供給路３２０に還流させる。還流路３３０には、気液分離器３８０と、水素ガスポンプ３７０とが設けられている。気液分離器３８０は、燃料電池１００から排出された液水混じりのアノードオフガスから液水を分離する。気液分離器３８０で液水が分離されたアノードオフガスは、水素ガスポンプ３７０によって、還流路３３０を介して水素ガス供給路３２０に還流され、アノードオフガスに含まれる水素ガスは燃料電池１００に循環供給される。従って、燃料電池１００に供給されるアノードガス（燃料ガス）は、実際には、水素ガスおよび不純物ガスを含む混合ガスである。
燃料電池１００による発電を効率的に行うためには、不純物ガスの濃度が高く水素ガスの濃度が低くなるのは好ましくない。そこで、アノードオフガスに含まれる不従物ガスの濃度が高く、水素ガスの濃度が低くなった場合には、排出バルブ３９５を開いて、気液分離器３８０から放出流路３９０にアノードオフガスを排出する制御が行われる。また、この際、インジェクタ３６０から水素ガスを噴射することで、不純物ガスの濃度を低くし水素ガスの濃度を高くする制御が行なわれる。
水素ガス供給系３００の種々の動作は、開閉バルブ３４０、調圧バルブ３５０、インジェクタ３６０、水素ガスポンプ３７０、および、排出バルブ３９５が、後述する制御装置６００によって制御されることで実行される。
制御装置６００は、論理演算を実行するＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたいわゆるマイクロコンピュータで構成される。制御装置６００は、圧力センサ３２１，３２２や熱流センサ３２４、後述するエアバルブ開度センサ６３（図２参照）、不図示の各種センサ等のセンサ入力を受けて、コンプレッサー２３０や、インジェクタ３６０、調圧バルブ３５０、開閉バルブ３４０、排出バルブ３９５、排出流量調整バルブ２４０等の燃料電池１００内の各構成要素の種々の制御を行なう。
また、制御装置６００は、空気供給系２００や水素ガス供給系３００等を制御して燃料電池１００の動作を制御する。また、圧力センサ３２１，３２２の検出結果の変化量に基づいて、ガス漏れや、リリーフ弁３２３の作動（開弁）を含む故障、各種バルブの故障等を検出する。
また、制御装置６００は、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御手法を用いて、排出流量調整バルブ２４０等の各種バルブのバルブ開度を制御することができる。ＰＩＤ制御の制御パラメータは、例えば事前のシミュレーションや実験等によって予め取得することができる。そして特に本実施形態では、排出流量調整バルブ２４０の制御において、後述する所定条件に応じてＰＩＤ制御の実施可否を判定して切り替えることができる。
図２は、図１中の制御装置６００の機能ブロック図である。制御装置６００には、エアバルブ開度センサ６３（バルブ開度測定部）と排出流量調整バルブ２４０が接続されている。エアバルブ開度センサ６３は、空気供給系２００に設けられる排出流量調整バルブ２４０の開度（バルブ開度測定値）θｍを測定する。
制御装置６００は、エアバルブ開度センサ６３などから入力されるシステムの各種情報に基づき、排出流量調整バルブ２４０などのシステムの各要素の動作を制御する。
制御装置６００は、特に上記の機能に関して、例えば図２に示すように、バルブ開度決定部６１と、エアバルブ制御部６２とを備える。
バルブ開度決定部６１は、排出流量調整バルブ２４０の開度の指令値θｄを算出する。バルブ開度指令値θｄは、例えば燃料電池１００の目標発電量から算出された反応ガスの流量に基づき決定される。
エアバルブ制御部６２は、バルブ開度決定部６１により算出されたエアバルブ開度指令値θｄに基づき、排出流量調整バルブ２４０の動作を制御する。エアバルブ制御部６２は、例えば排気流量調整バルブ２４０のバルブ開度（エアバルブ開度センサ６３により計測されたエアバルブ開度測定値θｍ）が指令値θｄに追従するように、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御を行う。
また、エアバルブ制御部６２は、エアバルブ開度センサ６３により計測されたエアバルブ開度測定値θｍと、バルブ開度決定部６１により算出されたエアバルブ開度指令値θｄに基づき、ＰＩＤ制御の実施可否を決定する。
ここで、図３を参照して、燃料電池システム１０に設けられるバルブの概略構成と、従来の問題点を説明する。図３は、燃料電池システム１０に設けられるバルブの一例としての排出流量調整バルブ２４０の概略構成を示す模式図である。
図３に示すように、排気流量調整バルブ２４０は、例えばバルブ本体２４１の内部の流路（ボア）においてステム（弁棒）２４６を軸として円板状のジスク（弁体）２４２が約９０度回転することで開閉を行う構成のバルブ、所謂バタフライバルブである。排気流量調整バルブ２４０は、モータ２４３が出力する駆動力ｆ１によって弁棒２４６を中心として回動する。また、弁棒２４６にはスプリング２４４などの付勢手段が接続されており、弁体２４２が全閉状態となる方向に付勢力ｆ２が付加されている。つまり、排出流量調整バルブ２４０は、バルブへの通電がカットされ、モータ２４３による駆動力ｆ１が付加されない場合には、スプリング２４４の付勢力ｆ２によって全閉状態が維持されるバルブ、所謂ノーマルクローズ弁である。開弁するときは、閉じ方向の付勢力ｆ２の反対のトルクをモータ２４３が出力することで開弁動作を実現する。
また、燃料電池システム１０空気供給系２００の放出流路２２０に設けられるＦＣ出口エアバルブ（排気流量調整バルブ２４０）では、排気ガスに含まれる水素濃度に上限があるため、非通電時におけるバルブ動作の停止中（全閉状態）の封止性が求められる。このため、図３に示すように、弁体２４２とバルブ本体２４１のボアとの間のシール部にゴムリップ２４５を設け、バルブが全閉状態のとき弁体２４２がゴムリップ２４５と密着した状態となって、封止性を向上できるよう構成されている。
ここで、上述のように、排気流量調整バルブ２４０のバルブ開度の制御をＰＩＤ制御などのフィードバック制御で行う場合、ＰＩＤ制御に用いられる制御パラメータは、例えば事前のシミュレーションや実験等によって予め取得されたものを用いることが多い。しかし、個々のバルブの使用環境の違いや製造バラツキなどによって、弁体２４２とゴムリップ２４５との間に生じる圧力（緊迫力）にバラツキが生じる場合がある。このため、この緊迫力のバラツキによって、弁体２４２とゴムリップ２４５との間の圧力がパラメータ取得時のものと異なると、例えばシステム起動時のアイドリング状態など、全閉状態に近い低開度の状態のときに、バルブ開度のフォードバック制御が不安定となってこの開度を維持できず、バルブ開度が目標値を極端に超えて増加するオーバーシュートを起こす場合がある。
そこで本実施形態では、制御装置６００のエアバルブ制御部６２は、システム起動直後の状態を含む、バルブ開度指令値θｄが指令値閾値θｔ１未満との条件（第１条件）を満たす場合には、ＰＩＤ制御を実施しない（通電カットする）こととし、これにより、システム起動時のバルブ開度のオーバーシュートの発生を抑制できるよう構成されている。
しかし、ＰＩＤ制御の実施中止の条件を上記の第１条件のみとすると、システム起動時以外のシチュエーションで不具合が生じる虞がある。愚痴的には、停止処理中のバルブの弁体２４２が閉方向に加速しているときに再起動された場合、第１条件を満たすためバルブへの通電がカットされ、これによりバルブの駆動モータ２４３のブレーキ力が失われ、部品の耐久性以上の速度で弁体２４２が閉じられる場合がある。
そこで本実施形態では、制御装置６００のエアバルブ制御部６２は、上記の第１条件に加えて、バルブ実開度（バルブ開度測定値θｍ）が測定値閾値θｔ２未満との条件（第２条件）も満たす場合に、ＰＩＤ制御を実施しない（通電カットする）こととしている。言い換えると、システム再起動時のようにバルブ開度指令値θｄが指令値閾値θｔ１未満の場合でも、バルブ実開度が閾値θｔ２より大きい場合にはＰＩＤ制御を実施する。これにより、システム再起動時に弁体２４２が高速でのバルブ本体２４１側へ衝突すること防止して、部品を保護することができる。
つまり本実施形態では、制御装置６００のエアバルブ制御部６２は、上記の第１条件と第２条件の両方を満たす場合のみ、バルブ開度のＰＩＤ制御を実施しないこととし、第１条件または第２条件の少なくとも一方を満たさない場合にＰＩＤ制御を実施することとしている。これにより、本実施形態の燃料電池システム１０は、システム起動時のオーバーシュート発生を抑制でき、かつ、システム再起動時の弁体２４２の衝突も防止できるため、バルブ開度の制御を安定して行うことができる。
図４〜図６を参照して本実施形態の作用効果をさらに説明する。図４は、燃料電池システム１０の起動時のバルブ制御のフローチャートである。図４のフローチャートの各処理は制御装置６００により実施される。
ステップＳ１では、ＦＣスタック（燃料電池１００）の発電準備の指示が出され、ステップＳ２では、エア出口バルブ（排出流量調整バルブ２４０）の通電が許可される。
ステップＳ３では、エアバルブ制御部６２により、排出流量調整バルブ２４０のバルブ開度のＰＩＤ制御の実施可否を判断するための下記の２つの条件を満たすか否かが判定される。
第１条件：バルブ開度指令値θｄが指令値閾値θｔ１未満。
第２条件：バルブ開度測定値θｍが測定値閾値θｔ２未満。
ここで、バルブ開度指令値θｄは、バルブ開度決定部６１により例えば燃料電池１００の発電量に応じて算出される。バルブ開度測定値θｍは、エアバルブ開度センサ６３により計測される。指令値閾値θｔ１と測定値閾値θｔ２は個別に設定可能である。指令値閾値θｔ１は、例えば３（ｄｅｇ）であり、測定値閾値θｔ２は、例えば２．５（ｄｅｇ）である。
ステップＳ３の判定の結果、第１条件および第２条件の両方を満たす場合には（ステップＳ３のＹｅｓ）、ステップＳ４に進み、この条件を満たしている期間はＰＩＤ制御を実施しない。
一方、第１条件または第２条件の少なくとも一方を満たさない場合には（ステップＳ３のＮｏ）、ステップＳ５に進み、バルブ駆動のＰＩＤ制御演算が開始され、ＰＩＤ制御が実施される。
ステップＳ４、Ｓ５の処理の実施後はステップＳ３の判定ブロックに戻り、ＰＩＤ制御の実施可否判定が繰り返される。
図５は、燃料電池システム１０の起動時のタイミングチャートである。図５にはイグニッション（ＩＧ）、エアバルブ（排出流量調整バルブ２４０）の駆動許可信号、バルブ開度指令値θｄ、バルブ開度測定値θｍ、エアコンプレッサ（ＡＣＰ）の回転数、ＰＩＤ許可信号の時間推移が示されている。また、バルブ開度測定値θｍでは、本実施形態を適用したときの挙動が実線で示され、従来（駆動許可後に即座にＰＩＤ制御を開始する場合）の挙動が点線で示される。同様に、ＰＩＤ許可信号も、本実施形態の場合が実線で示され、従来の場合が点線で示される。
時刻Ｔ１にてイグニッションＯＮに切り替わると、図４のフローチャートのステップＳ１、Ｓ２の処理が実行されて、時刻Ｔ２において駆動許可信号が立ち上がる。
このとき、バルブ開度指令値θｄは全閉状態に近い低開度θ１（例えば０．５度）となる。従来は、駆動許可信号の立ち上がりと同時にＰＩＤ許可信号が立ち上がって、バルブ開度のフィードバック制御が開始されるが、上述のようにバルブ閉状態における弁体２４２とゴムリップ２４５との間の緊迫力に個体差があるため、低開度でのフィードバック制御がうまく実施できず、例えば図５のバルブ開度測定値θｍの項目に点線で示すように、バルブ開方向へフィードバックが働いてしまい、不要なオーバーシュートが発生する場合がある。
これに対して本実施形態では、図４のフローチャートのステップＳ３→Ｓ４の処理が実行されて、上記の第１条件のとおり、バルブ開度指令値θｄが所定の指令値閾値θｔ１以下の場合には、ＰＩＤ制御を実施しない。このため、起動直後にエアバルブ２４０のオーバーシュートの発生を抑制できる。
そして、時刻Ｔ３において、発電指令が出て、燃料電池１００のスタックにエア供給が開始されると、バルブ開度指令値θｄが指令値閾値θｔ１を越えるまで増加する。このとき、第１条件を満たさなくなるので、図４のフローチャートのステップＳ３→Ｓ５の処理が実行されて、ＰＩＤ許可信号が立ち上がってＰＩＤ制御が開始され、以降ではＰＩＤ制御によってバルブ開度測定値θｍがバルブ開度指令値θｄに追従するように増加する。
このように、本実施形態によれば、燃料電池システム１０の起動時のエアバルブ２４０のオーバーシュート発生を抑制できる。
図６は、燃料電池システム１０の再起動時のタイミングチャートである。図６には、バルブ指令開度（バルブ開度指令値θｄ）、バルブ実開度（バルブ開度測定値θｍ）、モータトルク、ＰＩＤ許可信号の時間推移が示される。モータトルクは、エアバルブ２４０を駆動するモータ２４３（図３参照）が出力するトルクである。図６でも、図５と同様に、バルブ開度測定値θｍと、ＰＩＤ許可信号、さらにモータトルクでは、本実施形態を適用したときの挙動が実線で示され、従来（再起動後に即座にＰＩＤ制御を停止する場合）の挙動が点線で示される。
図６に示す再起動時においても、図４のフローチャートのステップＳ３〜Ｓ５と同様のＰＩＤ制御実施可否の処理を行うことで、不具合の発生を防止できる。
時刻Ｔ４にて燃料電池が停止されると、バルブ開度指令値θｄはエアバルブ２４０を全閉状態にするため線形に単調減少する。バルブ開度測定値θｍは、バルブ開度指令値θｄの変化に対して時間遅れがありつつ、指令値θｄに追従するよう減少に転じる。
時刻Ｔ５にて再起動が開始されると、従来は再起動時には無条件でＰＩＤ許可信号がオフに切り替えられてＰＩＤ制御が不実施とされる。このため、エアバルブ２４０が閉じる方向に移動中であり、かつ、バルブ実開度θｍが全閉状態まで未だかなりの開きがある場合には、ＰＩＤ制御が停止されると、図６のモータトルク欄に点線で示すように、モータトルクが０となってブレーキ側のトルクが発生しなくなるので、ノーマルクローズ弁であるエアバルブ２４０のスプリング２４４（図３参照）の付勢力ｆ２によって、エアバルブ２４０が一気に全閉状態まで遷移する。これにより、図６の測定値θｍの項目に点線で示すように、弁体２４２がバルブ本体２４１側に急速度で突き当たり、エアバルブ２４０の弁体２４２が跳ね返される挙動が起こる。
一方、本実施形態では、図３のフローチャートのステップＳ３の判断を行うことで、この問題を回避できる。すなわち、バルブ開度測定値θｍが測定値閾値θｔ２未満である第２条件を満たさないので、図４のフローチャートのステップＳ３→Ｓ５の処理が実行されて、ＰＩＤ許可信号がオン状態に維持されてＰＩＤ制御が継続実施される。これにより、再起動後には、図６のモータトルク欄に実線で示すように、ブレーキ側のトルクが発生するので、図６のバルブ実開度θｍ欄に示すように、エアバルブ２４０が減速しながらバルブ開度指令値θ１まで推移することができる。この結果、エアバルブ２４０の弁体２４２がバルブ本体２４１側に衝突することを防止できて、エアバルブ２４０の部品の消耗を抑制できる。
時刻Ｔ６にてバルブ開度測定値θｍが測定値閾値θｔ２未満となった後は、バルブ開度測定値θｍが測定値閾値θｔ２未満である第２条件を満たすので、図４のフローチャートのステップＳ３→Ｓ４の処理が実行されて、ＰＩＤ許可信号がオフに切り替わり、ＰＩＤ制御を実施しなくなる。
図４〜図６を参照して説明したように、本実施形態の燃料電池システム１０によれば、上記の第１条件および第２条件の両方を満たす場合にエアバルブ（排出流量調整バルブ２４０）のバルブ開度のＰＩＤ制御を実施しない構成とすることによって、システム起動時の弁体２４２の開き方向へのオーバーシュートを抑制できると共に、システム再起動時の弁体２４２の高速でのバルブ本体２４１への衝突を防止できるので、排出流量調整バルブ２４０のバルブ開度の制御を安定して行うことができる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
上記実施形態では、ＰＩＤ制御（フィードバック制御）の実施可否を判断するバルブの一例として、排出流量調整バルブ２４０を挙げて説明したが、制御対象のバルブは排出流量調整バルブ２４０に限られず、燃料電池１００へ供給される反応ガスが流通する流路（空気供給系２００、水素ガス供給系３００）に配置されるバルブであれば他のバルブを適用することもできる。
上記実施形態では、ＰＩＤ制御の制御対象である排出流量調整バルブ２４０が図３に示すようなバタフライバルブである構成を例示したが、バルブ開度を調整できるバルブであれば他のタイプでもよい。
１０ 燃料電池システム
６１ バルブ開度決定部
６２ エアバルブ制御部
６３ エアバルブ開度センサ（バルブ開度測定部）
２４０ 排出流量調整バルブ（バルブ）

Claims (1)

  1. 燃料電池へ供給される反応ガスが流通する流路に配置されるバルブと、
    前記燃料電池の目標発電量から算出された前記反応ガスの流量に基づき前記バルブの開度を決定するバルブ開度決定部と、
    バルブの開度を測定するバルブ開度測定部と、
    前記バルブ開度決定部により決定されたバルブ開度指令値に基づき前記バルブの動作をフィードバック制御するバルブ制御部と、
    を備え、
    前記バルブ制御部は、
    前記バルブ開度決定部が決定したバルブ開度指令値が指令値閾値未満である第１条件を満たし、かつ、前記バルブ開度測定部が測定したバルブ開度測定値が測定値閾値未満である第２条件を満たす場合には、前記バルブの前記フィードバック制御を実施せず、
    前記第１条件または前記第２条件を満たさない場合に、前記バルブの前記フィードバック制御を実施する、
    燃料電池システム。
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