JP2023085096A - fuel cell system - Google Patents

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Hitoshi Akemoto
大輝 山川
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Abstract

To suppress deterioration due to potential variation of a fuel cell while suppressing stay of water in the fuel cell in a fuel cell system.SOLUTION: A fuel cell system FCS includes: a fuel cell FC; an air compressor ACP; and a control section CNT which controls an operation of the air compressor ACP. The control section CNT controls the operation of the air compressor ACP so that power requested by a load is supplied from the fuel cell system FCS to the load under a normal condition and controls the operation of the air compressor ACP so that the power requested by the load is supplied from the fuel cell system FCS to the load and a flow rate of oxidant gas to be supplied to the fuel cell FC becomes a prescribed flow rate or more under a prescribed condition different from the normal condition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

燃料電池システムとして、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量(酸化剤ガスの単位時間あたりの体積)により燃料電池内に滞留する水の量を算出し、その水の量が閾値以上になると、酸化剤ガスを用いてエアブローを実行することで燃料電池内に滞留する水を燃料電池の外に排出させるものがある。関連する技術として、特許文献1がある。 As a fuel cell system, the amount of water remaining in the fuel cell is calculated from the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell (the volume of the oxidant gas per unit time). There is also a method in which water remaining in the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell by performing an air blow using an oxidant gas. As a related technology, there is Patent Document 1.

ところで、酸化剤ガスによるエアブローを実行するにあたり、酸化剤ガスの流速が所望な流速に満たない場合について、改善が必要だった。酸化剤ガスの流速が所望な流速に満たなくなると、燃料電池内に滞留する水の排出処理を正常に機能させることが困難になるおそれがある。特に、燃料電池を構成する燃料電池セルが比較的少ない場合、酸化剤ガスの流速が所望な流速に満たなくなりやすい。 By the way, in executing the air blow with the oxidant gas, improvement was required for the case where the flow velocity of the oxidant gas is less than the desired flow velocity. If the flow velocity of the oxidant gas falls short of the desired flow velocity, it may become difficult to normally function the process for discharging the water remaining in the fuel cell. In particular, when the number of fuel cells constituting the fuel cell is relatively small, the flow velocity of the oxidant gas tends to fall short of the desired flow velocity.

一方で、酸化剤ガスの流速が所望な流速を満たすように供給量をただ増大させるだけでは、燃料電池の電圧が上昇し、燃料電池が劣化してしまう。 On the other hand, if the supply amount is simply increased so that the flow rate of the oxidant gas meets the desired flow rate, the voltage of the fuel cell will rise and the fuel cell will deteriorate.

特開2019-145320号公報JP 2019-145320 A

本発明の一側面に係る目的は、燃料電池システムにおいて、燃料電池内の水の滞留を抑制しつつ、燃料電池の電位変動による劣化を抑制することである。 An object of one aspect of the present invention is to suppress deterioration due to potential fluctuation of the fuel cell while suppressing retention of water in the fuel cell in a fuel cell system.

本発明に係る一つの形態である燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサの動作を制御する制御部とを備える。 A fuel cell system according to one aspect of the present invention includes a fuel cell, an air compressor that supplies an oxidant gas to the fuel cell, and a controller that controls the operation of the air compressor.

前記制御部は、通常条件下において、負荷から要求される電力が当該燃料電池システムから前記負荷に供給されるように、前記エアコンプレッサの動作を制御し、前記通常条件と異なる所定条件下において、前記負荷から要求される電力が当該燃料電池システムから前記負荷に供給されるように、かつ、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量が所定流量以上になるように、前記エアコンプレッサの動作を制御する。 The control unit controls the operation of the air compressor so that the electric power required by the load is supplied from the fuel cell system to the load under normal conditions, and under predetermined conditions different from the normal conditions, The air compressor operates so that the electric power required by the load is supplied from the fuel cell system to the load and the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell is equal to or higher than a predetermined flow rate. to control.

これにより、例えば、燃料電池内に水が滞留し易い場合を所定条件に設定するとともに、燃料電池内に滞留する水を燃料電池の外に排出することが可能な酸化剤ガスの流量を所定流量に設定することで、燃料電池内に水が滞留し易い場合において、酸化剤ガスにより燃料電池内に滞留する水を燃料電池の外に排出することができるため、燃料電池内に滞留する水の量を低減することができる。また、負荷から要求される電力が当該燃料電池システムから負荷に供給されるようになっていることで、燃料電池による発電電力の消費先が確保される。これにより、燃料電池の電位上昇が抑えられ、燃料電池の劣化が抑制できる。 As a result, for example, the case where water tends to stay in the fuel cell is set as a predetermined condition, and the flow rate of the oxidizing gas that can discharge the water staying in the fuel cell to the outside of the fuel cell is set to a predetermined flow rate. By setting to amount can be reduced. In addition, since the power required by the load is supplied from the fuel cell system to the load, the consumption destination of the power generated by the fuel cell is ensured. As a result, an increase in the potential of the fuel cell can be suppressed, and deterioration of the fuel cell can be suppressed.

また、前記制御部は、前記通常条件下または前記所定条件下において、前記燃料電池で発電される電力が段階的に変化するように、前記エアコンプレッサの動作を制御するように構成してもよい。 Further, the control unit may be configured to control the operation of the air compressor so that the electric power generated by the fuel cell changes stepwise under the normal condition or the predetermined condition. .

これにより、エアコンプレッサから出力される酸化剤ガスの流量を段階的に変化させることができるため、エアコンプレッサで発生する騒音が急峻に変化することを抑制し騒音に関するユーザの違和感を緩和させることができる。また、燃料電池の発電電力が変化する頻度を低減することができるため、燃料電池の劣化を抑制することができる。 As a result, the flow rate of the oxidant gas output from the air compressor can be changed stepwise, so that the sudden change in noise generated by the air compressor can be suppressed, and the user's sense of discomfort regarding the noise can be alleviated. can. Moreover, since the frequency of changes in the power generated by the fuel cell can be reduced, deterioration of the fuel cell can be suppressed.

また、上記燃料電池システムは、前記燃料電池から電力が供給されることで充電し、前記負荷に電力を供給することで放電する蓄電装置を備え、前記制御部は、前記通常条件下において、第1充電量から前記第1充電量より大きい第2充電量までの範囲内で前記蓄電装置の充電量が低下するほど前記燃料電池の目標発電電力が増加するとともに前記蓄電装置の充電量が上昇するほど前記目標発電電力が減少するように、前記エアコンプレッサの動作を制御し、前記所定条件下において、前記蓄電装置の充電量が前記第1充電量に低下するまで前記燃料電池の目標発電電力がゼロに維持され、その後、前記蓄電装置の充電量が前記第2充電量に上昇するまで前記燃料電池の目標発電電力が増加されるように、前記エアコンプレッサの動作を制御するように構成してもよい。 Further, the fuel cell system includes a power storage device that is charged when power is supplied from the fuel cell and discharged when power is supplied to the load, and the control unit controls, under the normal conditions, a second Within the range from one charge amount to a second charge amount larger than the first charge amount, the target power generation of the fuel cell increases and the charge amount of the power storage apparatus increases as the charge amount of the power storage device decreases. The operation of the air compressor is controlled so that the target generated power decreases as much as possible, and under the predetermined conditions, the target generated power of the fuel cell is reduced until the charge amount of the power storage device decreases to the first charge amount. The operation of the air compressor is controlled so that the target power generation of the fuel cell is maintained at zero and then increased until the charge amount of the power storage device rises to the second charge amount. good too.

本発明によれば、燃料電池システムにおいて、燃料電池内の水の滞留を抑制しつつ、燃料電池の電位変動による劣化を抑制することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in a fuel cell system, it is possible to suppress deterioration due to potential fluctuation of the fuel cell while suppressing retention of water in the fuel cell.

実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows an example of the fuel cell system of embodiment. 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of a control unit; 制御部の動作の他の例を示すフローチャートである。8 is a flow chart showing another example of the operation of the control unit; 通常条件下における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell under normal conditions; 低負荷運転条件下における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell under low load operating conditions; 通常発電制御時に燃料電池システムの電力供給先を車載負荷とする場合における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell when the power supply destination of the fuel cell system is an on-vehicle load during normal power generation control; 通常発電制御時に燃料電池システムの電力供給先を外部負荷とする場合における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell when the power supply destination of the fuel cell system is an external load during normal power generation control; 低負荷運転対応発電制御時に燃料電池システムの電力供給先を外部負荷とする場合における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell when the power supply destination of the fuel cell system is an external load during power generation control for low-load operation; 変形例1における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining power generation control of the fuel cell in modification 1; 変形例2における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell in modification 2; 変形例3における燃料電池の発電制御を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining power generation control of a fuel cell in Modification 3;

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。 Embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、実施形態の燃料電池システムFCSの一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the fuel cell system FCS of the embodiment.

図1に示す燃料電池システムFCSは、車両Veに搭載され、車両Veに搭載される車載負荷Linや車両Veの外部に設けられる外部負荷Loutなどに電力を供給する。なお、車両Veは、フォークリフトなどの産業車両や自動車などとする。また、車載負荷Linは、走行用モータを駆動するインバータや荷役モータを駆動するインバータなどとし、車両Veが上り坂を走行しているときや比較的重い荷物に対して荷役作業しているときなど燃料電池システムFCSから車載負荷Linに比較的大きい電力が供給されるものとする。また、外部負荷Loutは、テレビや扇風機などの家電機器とし、燃料電池システムFCSから外部負荷Loutに比較的小さい電力が供給されるものとする。 The fuel cell system FCS shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle Ve and supplies electric power to an onboard load Lin mounted on the vehicle Ve, an external load Lout provided outside the vehicle Ve, and the like. The vehicle Ve is an industrial vehicle such as a forklift or an automobile. In addition, the on-vehicle load Lin is an inverter that drives a traveling motor, an inverter that drives a cargo handling motor, or the like. Assume that a relatively large amount of electric power is supplied from the fuel cell system FCS to the onboard load Lin. It is also assumed that the external load Lout is a home appliance such as a television and an electric fan, and that a relatively small amount of power is supplied from the fuel cell system FCS to the external load Lout.

また、燃料電池システムFCSは、燃料電池FCと、水素タンクHTと、インジェクタINJと、エアコンプレッサACPと、エア調圧弁ARVと、DCDCコンバータCNVと、蓄電装置Bと、電流センサSifと、電圧センサSvfと、電流センサSibと、電圧センサSvbと、切替スイッチSW1、SW2と、インバータINVと、制御部CNTとを備える。 The fuel cell system FCS includes a fuel cell FC, a hydrogen tank HT, an injector INJ, an air compressor ACP, an air pressure regulating valve ARV, a DCDC converter CNV, a power storage device B, a current sensor Sif, and a voltage sensor. Svf, a current sensor Sib, a voltage sensor Svb, switches SW1 and SW2, an inverter INV, and a control unit CNT.

燃料電池FCは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成される燃料電池スタックであり、燃料ガス(水素ガスなど)に含まれる水素と酸化剤ガス(空気など)に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。 A fuel cell FC is a fuel cell stack composed of a plurality of fuel cells connected in series with each other. Electricity is generated by an electrochemical reaction.

水素タンクHTは、燃料ガスの貯蔵容器である。水素タンクHTに貯蔵された燃料ガスはインジェクタINJを介して燃料電池FCに供給される。 The hydrogen tank HT is a fuel gas storage container. The fuel gas stored in the hydrogen tank HT is supplied to the fuel cell FC through the injector INJ.

インジェクタINJは、燃料電池FCに供給される燃料ガスの流量を調整することで燃料電池FC内の燃料ガスの圧力を所定圧力に保つ。 The injector INJ maintains the pressure of the fuel gas inside the fuel cell FC at a predetermined pressure by adjusting the flow rate of the fuel gas supplied to the fuel cell FC.

エアコンプレッサACPは、燃料電池システムFCSの周囲に存在する酸化剤ガスを圧縮して燃料電池FCに供給する。 The air compressor ACP compresses the oxidant gas existing around the fuel cell system FCS and supplies it to the fuel cell FC.

エア調圧弁ARVは、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を調整することで燃料電池FC内の酸化剤ガスの圧力を所定圧力に保つ。 The air pressure regulating valve ARV maintains the pressure of the oxidant gas in the fuel cell FC at a predetermined pressure by adjusting the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC.

DCDCコンバータCNVは、燃料電池FCの後段に接続され、燃料電池FCから出力される電圧Vfを所定の電圧に変換する。DCDCコンバータCNVから出力される電力は、車載負荷Lin及び外部負荷Loutなどの負荷、インジェクタINJ、エアコンプレッサACP、及びエア調圧弁ARVなどの補機、並びに蓄電装置Bに供給される。例えば、DCDCコンバータCNVは、燃料電池FCの電圧を48[V]に変換する。DCDCコンバータCNVから出力される電力の一部は、48[V]系の補機であるエアコンプレッサACPなどに供給される。また、DCDCコンバータCNVにより48[V]に変換された電圧は、他のDCDCコンバータ(不図示)により12[V]の電圧に変換される。他のDCDCコンバータから出力される電力は、12[V]系の補機であるインジェクタINJやエア調圧弁ARVに供給される。 The DCDC converter CNV is connected after the fuel cell FC and converts the voltage Vf output from the fuel cell FC into a predetermined voltage. The electric power output from the DCDC converter CNV is supplied to loads such as an onboard load Lin and an external load Lout, auxiliary equipment such as an injector INJ, an air compressor ACP, and an air pressure regulating valve ARV, and a power storage device B. For example, the DCDC converter CNV converts the voltage of the fuel cell FC to 48[V]. A part of the electric power output from the DCDC converter CNV is supplied to an air compressor ACP, etc., which is a 48 [V] system accessory. Also, the voltage converted to 48 [V] by the DCDC converter CNV is converted to a voltage of 12 [V] by another DCDC converter (not shown). Electric power output from other DCDC converters is supplied to the injector INJ and the air pressure regulating valve ARV, which are 12 [V] system auxiliary machines.

蓄電装置Bは、キャパシタなどにより構成され、DCDCコンバータCNVと切替スイッチSW1、SW2との間に接続されている。DCDCコンバータCNVから出力される電力と、48[V]系の補機及び12[V]系の補機にそれぞれ供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、車載負荷Linまたは外部負荷Loutから要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうち、要求電力分の電力が車載負荷Linまたは外部負荷Loutに供給されるとともに、残りの電力が蓄電装置Bに供給される。DCDCコンバータCNVから蓄電装置Bに電力が供給されると、蓄電装置Bが充電され蓄電装置Bの充電量が増加する。また、DCDCコンバータCNVから出力される電力と、48[V]系の補機及び12[V]系の補機にそれぞれ供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、車載負荷Linまたは外部負荷Loutから要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が車載負荷Linまたは外部負荷Loutに供給されるとともに、不足分の電力が蓄電装置Bから車載負荷Linまたは外部負荷Loutに供給される。蓄電装置Bから車載負荷Linまたは外部負荷Loutに電力が供給されると、蓄電装置Bが放電され蓄電装置Bの充電量が減少する。なお、充電量とは、蓄電装置Bの充電率[%](蓄電装置Bの満充電容量に対する残容量の割合)、または、蓄電装置Bに電流が流れていないときの蓄電装置Bの開回路電圧[V]、または、蓄電装置Bに電流が流れているときの蓄電装置Bの閉回路電圧[V]、または、蓄電装置Bに流れる電流の積算値[Ah]などとする。 The power storage device B is composed of a capacitor or the like, and is connected between the DCDC converter CNV and the changeover switches SW1 and SW2. The supplied power corresponding to the difference between the power output from the DCDC converter CNV and the total value of the power supplied to the 48 [V] system auxiliary machine and the 12 [V] system auxiliary machine is supplied to the on-vehicle load Lin or If the required power from the external load Lout is greater than the required power, the requested power is supplied to the vehicle-mounted load Lin or the external load Lout, and the remaining power is supplied to the power storage device B. When electric power is supplied from the DCDC converter CNV to the power storage device B, the power storage device B is charged and the charge amount of the power storage device B increases. In addition, the supplied power corresponding to the difference between the power output from the DCDC converter CNV and the total value of the power supplied to the 48 [V] system auxiliary machine and the 12 [V] system auxiliary machine is the on-vehicle load. If the required power from Lin or external load Lout is smaller than the required power, the supplied power is supplied to onboard load Lin or external load Lout, and the shortage of power is supplied from power storage device B to onboard load Lin or external load Lout. be done. When electric power is supplied from the power storage device B to the vehicle-mounted load Lin or the external load Lout, the power storage device B is discharged and the charge amount of the power storage device B decreases. Note that the amount of charge means the charging rate [%] of power storage device B (ratio of remaining capacity to full charge capacity of power storage device B), or an open circuit of power storage device B when no current is flowing through power storage device B. The voltage [V], the closed-circuit voltage [V] of the power storage device B when current is flowing through the power storage device B, or the integrated value [Ah] of the current flowing through the power storage device B, or the like.

電流センサSifは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、燃料電池FCからDCDCコンバータCNVに流れる電流Ifを検出し、その検出した電流Ifを制御部CNTに送る。 The current sensor Sif is composed of a shunt resistor, a Hall element, etc., detects a current If flowing from the fuel cell FC to the DCDC converter CNV, and sends the detected current If to the control unit CNT.

電圧センサSvfは、分圧抵抗などにより構成され、燃料電池FCから出力される電圧Vfを検出し、その検出した電圧Vfを制御部CNTに送る。制御部CNTでは、電流Ifと電圧Vfとの乗算結果を燃料電池FCの発電電力(出力電力)として求める。 The voltage sensor Svf is composed of voltage dividing resistors, etc., detects the voltage Vf output from the fuel cell FC, and sends the detected voltage Vf to the control unit CNT. The controller CNT obtains the result of multiplication of the current If and the voltage Vf as the generated power (output power) of the fuel cell FC.

電流センサSibは、シャント抵抗やホール素子などにより構成され、DCDCコンバータCNVから蓄電装置Bに流れる電流Ibまたは蓄電装置Bから車載負荷Linあるいは外部負荷Loutに流れる電流Ibを検出し、その検出した電流Ibを制御部CNTに送る。 The current sensor Sib, which is composed of a shunt resistor, a Hall element, or the like, detects a current Ib flowing from the DCDC converter CNV to the power storage device B or a current Ib flowing from the power storage device B to the vehicle-mounted load Lin or the external load Lout. Ib is sent to the control unit CNT.

電圧センサSvbは、分圧抵抗などにより構成され、蓄電装置Bの電圧Vbを検出し、その検出した電圧Vbを制御部CNTに送る。 Voltage sensor Svb is composed of a voltage dividing resistor or the like, detects voltage Vb of power storage device B, and sends the detected voltage Vb to control unit CNT.

切替スイッチSW1、SW2は、電磁式リレーなどにより構成され、制御部CNTによる動作制御により、燃料電池システムFCSの出力先として車載負荷Lin及び外部負荷Loutのどちらか一方に切り替える。なお、本実施形態以外の構成として、制御部CNTによる動作制御により、燃料電池システムFCSの出力先として車載負荷Lin及び外部負荷Loutの両方か、車載負荷Linのみかを切り替えるようにしてもよい。 The changeover switches SW1 and SW2 are configured by electromagnetic relays or the like, and switch the output destination of the fuel cell system FCS to one of the on-vehicle load Lin and the external load Lout under operation control by the control unit CNT. As a configuration other than the present embodiment, the operation control by the control unit CNT may switch between both the vehicle load Lin and the external load Lout or only the vehicle load Lin as the output destination of the fuel cell system FCS.

インバータINVは、DCDCコンバータCNVまたは蓄電装置Bから出力される直流の電力を交流の電力に変換して外部負荷Loutに供給する。 The inverter INV converts the DC power output from the DCDC converter CNV or the power storage device B into AC power and supplies the AC power to the external load Lout.

制御部CNTは、マイクロコンピュータなどにより構成され、エアコンプレッサACP、エア調圧弁ARV、及びインジェクタINJなどの補機の動作を制御することで燃料電池FCの発電電力を制御する。 The control unit CNT is composed of a microcomputer or the like, and controls the power generated by the fuel cell FC by controlling the operations of auxiliary equipment such as the air compressor ACP, the air pressure regulating valve ARV, and the injector INJ.

また、制御部CNTは、通常発電制御時または低負荷運転対応発電制御時、蓄電装置Bの充電量に応じて目標発電電力Ptを段階的に変化させる。 Further, the control unit CNT changes the target power generation Pt step by step according to the charge amount of the power storage device B during normal power generation control or power generation control for low load operation.

また、制御部CNTは、通常発電制御時または低負荷運転対応発電制御時、燃料電池FCの発電電力が目標発電電力Ptに追従するように、48[V]系の補機や12[V]系の補機の動作を制御することで、燃料電池FCの発電電力を制御する。例えば、制御部CNTは、PI(Proportional-Integral)制御により、燃料電池FCの発電電力と目標発電電力Ptとの差がゼロになるように、48[V]系の補機や12[V]系の補機の動作を制御する。 In addition, the control unit CNT controls the 48 [V] system auxiliary equipment and the 12 [V] The generated power of the fuel cell FC is controlled by controlling the operation of the auxiliary equipment of the system. For example, the control unit CNT performs PI (Proportional-Integral) control so that the difference between the generated power of the fuel cell FC and the target generated power Pt becomes zero. Controls the operation of system accessories.

図2は、制御部CNTの動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flow chart showing an example of the operation of the control unit CNT.

まず、ステップS1において、制御部CNTは、燃料電池システムFCS側または車両Ve側に設けられる不図示の外部給電ボタンがユーザにより押下されたか否かを判断する。 First, in step S1, the control unit CNT determines whether or not the user has pressed an external power supply button (not shown) provided on the fuel cell system FCS side or the vehicle Ve side.

次に、制御部CNTは、外部給電ボタンがユーザにより押下されていないと判断すると(ステップS1:No)、通常条件下であると判断する(ステップS2)。通常条件とは、燃料電池システムFCSを後述する通常発電制御で稼働させる条件で、燃料電池システムFCSから車載負荷Linに比較的大きい電力が供給される。なお、通常条件下では、車載負荷Linから要求される電力が燃料電池FCの目標発電電力より大きくなることで蓄電装置Bの出力電力が比較的大きくなり蓄電装置Bの充電量が十分に低下する場合がある。また、通常条件下では、後述する通常発電制御により、蓄電装置Bの充電量の低下に伴って燃料電池FCの目標発電電力Ptや燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が大きくなるため、酸化剤ガスの流量を意図的に増加させる必要がないものとする。 Next, when the control unit CNT determines that the external power feeding button is not pressed by the user (step S1: No), it determines that the condition is normal (step S2). The normal condition is a condition in which the fuel cell system FCS is operated under normal power generation control, which will be described later, and a relatively large amount of electric power is supplied from the fuel cell system FCS to the on-vehicle load Lin. Under normal conditions, the power required by the on-vehicle load Lin becomes greater than the target generated power of the fuel cell FC, so that the output power of the power storage device B becomes relatively large, and the charge amount of the power storage device B sufficiently decreases. Sometimes. Further, under normal conditions, the target power generation Pt of the fuel cell FC and the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC increase as the charge amount of the power storage device B decreases due to the normal power generation control described later. , it is assumed that there is no need to intentionally increase the flow rate of the oxidant gas.

次に、制御部CNTは、通常条件下であると判断すると、燃料電池システムFCSの電力供給先が車載負荷Linになるように切替スイッチSW1、SW2の動作を制御し(ステップS3)、通常発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する(ステップS4)。 Next, when the control unit CNT determines that the normal condition exists, it controls the operation of the switches SW1 and SW2 so that the power supply destination of the fuel cell system FCS is the vehicle load Lin (step S3), and normal power generation is performed. The power generated by the fuel cell FC is controlled by control (step S4).

一方、制御部CNTは、外部給電ボタンがユーザにより押下されたと判断すると(ステップS1:Yes)、低負荷運転条件(所定条件)下であると判断する(ステップS5)。低負荷運転条件とは、燃料電池システムFCSを後述する低負荷運転対応発電制御で稼働させる条件であり、通常発電制御と比べて、燃料電池システムFCSから外部負荷Loutに比較的小さい電力が供給される。なお、低負荷運転条件下では、外部負荷Loutから要求される電力が比較的小さいため、蓄電装置Bの出力電力が比較的小さく蓄電装置Bの充電量が低下し難い。そのため、低負荷運転条件下において、後述する通常発電制御を行うと、燃料電池FCの出力電力が上昇し難くなり、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が増加し難くなるため、燃料電池FC内に水が滞留し易い。そこで、低負荷運転条件下では、燃料電池FC内に滞留する水を酸化剤ガスにより燃料電池FCの外に排出させるために、後述する低負荷運転対応発電制御により、燃料電池FCの目標発電電力Ptを強制的に増加させて燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を意図的に増加させる。また、低負荷運転条件下では、蓄電装置Bが過充電状態になることを抑制するために、燃料電池FCの目標発電電力Ptを増加させる前に蓄電装置Bの充電量を低下させておく。 On the other hand, when the control unit CNT determines that the external power feeding button has been pressed by the user (step S1: Yes), it determines that the low load operating condition (predetermined condition) is in effect (step S5). The low-load operating condition is a condition under which the fuel cell system FCS is operated under low-load operation power generation control, which will be described later. Compared to normal power generation control, relatively small power is supplied from the fuel cell system FCS to the external load Lout. be. Note that under low-load operating conditions, the power required by the external load Lout is relatively small, so the output power of the power storage device B is relatively small, and the amount of charge in the power storage device B is less likely to decrease. Therefore, if normal power generation control, which will be described later, is performed under low-load operating conditions, the output power of the fuel cell FC is less likely to increase, and the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is less likely to increase. Water tends to stay in the battery FC. Therefore, under low-load operating conditions, the target power generation of the fuel cell FC is set to Pt is forcibly increased to intentionally increase the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC. Also, under low-load operating conditions, in order to prevent the storage device B from being overcharged, the amount of charge in the storage device B is reduced before the target power generation Pt of the fuel cell FC is increased.

次に、制御部CNTは、低負荷運転条件下であると判断すると、燃料電池システムFCSの電力供給先が外部負荷Loutになるように切替スイッチSW1、SW2の動作を制御し(ステップS6)、低負荷運転対応発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御した後(ステップS7)、再度、外部給電ボタンがユーザにより押下されたか否かを判断する(ステップS8)。 Next, when the control unit CNT determines that the operating condition is the low load, it controls the operation of the changeover switches SW1 and SW2 so that the power supply destination of the fuel cell system FCS becomes the external load Lout (step S6), After controlling the generated power of the fuel cell FC by the power generation control for low-load operation (step S7), it is determined again whether or not the external power supply button has been pressed by the user (step S8).

そして、制御部CNTは、外部給電ボタンがユーザにより押下されていないと判断すると(ステップS8:No)、ステップS7における低負荷運転対応発電制御を継続し、外部給電ボタンがユーザにより押下されたと判断すると(ステップS8:Yes)、低負荷運転条件から通常条件に切り替わったと判断し(ステップS2)、ステップS3以降の処理を実行する。 When the control unit CNT determines that the external power supply button has not been pressed by the user (step S8: No), it continues the power generation control for low load operation in step S7, and determines that the external power supply button has been pressed by the user. Then (step S8: Yes), it is determined that the low-load operating condition has been switched to the normal condition (step S2), and the processing after step S3 is executed.

すなわち、外部給電ボタンがユーザにより押下されていない間、通常条件下になり、外部給電ボタンがユーザにより押下されてから再度押下されるまでの間、低負荷運転条件下になる。そして、制御部CNTは、通常条件下において、通常発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御し、低負荷運転条件下において、低負荷運転対応発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する。このように、外部給電ボタンが押下されたか否かを判断することで、通常発電制御と低負荷運転対応発電制御の切り替えを容易に行うことができる。 That is, while the external power feeding button is not pressed by the user, the normal condition is established, and the low load operating condition is established after the external power feeding button is pushed by the user until the user pushes it again. The control unit CNT controls the power generated by the fuel cell FC by normal power generation control under normal conditions, and controls the power generated by the fuel cell FC by power generation control corresponding to low load operation under low load operation conditions. In this manner, by determining whether or not the external power supply button has been pressed, it is possible to easily switch between the normal power generation control and the power generation control corresponding to low load operation.

図3は、制御部CNTの動作の他の例を示すフローチャートである。なお、図3に示すフローチャートにおいて、図2に示すステップと同じステップには同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 3 is a flow chart showing another example of the operation of the control unit CNT. In the flowchart shown in FIG. 3, the same steps as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図3に示すフローチャートにおいて、図2に示すフローチャートと異なる点は、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力より大きい場合(ステップS1´:No)、ステップS2において通常条件下であると判断し、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力以下である状態が一定時間以上継続している場合(ステップS1´:Yes)、ステップS5において低負荷運転条件下であると判断する点である。なお、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力以下である状態が継続しているとき(ステップS8´:No)、低負荷運転対応発電制御を継続し、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力より大きくなると(ステップS8´:Yes)、低負荷運転条件から通常条件に切り替わったと判断し(ステップS2)、ステップS3以降の処理を実行する。 The flowchart shown in FIG. 3 differs from the flowchart shown in FIG. 2 in that if the output power of the fuel cell system FCS is greater than the predetermined power (step S1': No), it is determined that the condition is normal in step S2, When the output power of the fuel cell system FCS is equal to or less than the predetermined power for a certain period of time or longer (step S1': Yes), it is determined that the operating condition is low load in step S5. When the output power of the fuel cell system FCS continues to be equal to or lower than the predetermined power (step S8': No), the power generation control for low-load operation is continued, and the output power of the fuel cell system FCS is reduced to the predetermined power. If it becomes larger (step S8': Yes), it is determined that the low-load operating condition has been switched to the normal condition (step S2), and the processing after step S3 is executed.

すなわち、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力より大きい場合または燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力以下である状態が一定時間以上継続しない場合、通常条件下になり、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力以下である状態が一定時間以上継続してから燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力より大きくなるまでの間、低負荷運転条件下になる。そして、制御部CNTは、通常条件下において、通常発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御し、低負荷運転条件下において、低負荷運転対応発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する。このように、燃料電池システムFCSの出力電力が所定電力以下である状態が一定時間以上継続しているか否かを判断することで、通常発電制御と低負荷運転対応発電制御の切り替えを容易に行うことができる。 That is, when the output power of the fuel cell system FCS is greater than the predetermined power, or when the state in which the output power of the fuel cell system FCS is less than or equal to the predetermined power does not continue for a certain period of time or more, the normal condition is established, and the output of the fuel cell system FCS The low-load operating condition is established from the time when the electric power is equal to or lower than the predetermined electric power continues for a predetermined time or longer until the output electric power of the fuel cell system FCS becomes greater than the predetermined electric power. The control unit CNT controls the power generated by the fuel cell FC by normal power generation control under normal conditions, and controls the power generated by the fuel cell FC by power generation control corresponding to low load operation under low load operation conditions. In this way, by determining whether or not the state in which the output power of the fuel cell system FCS is equal to or lower than the predetermined power continues for a certain period of time or longer, switching between the normal power generation control and the power generation control corresponding to low-load operation can be easily performed. be able to.

また、燃料電池FCの発電制御として図3に示すフローチャートを採用する場合、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linのみにしてもよい。このように構成する場合、切替スイッチSW1、SW2を省略し、DCDCコンバータCNVに車載負荷Linを直接接続してもよい。 Further, when the flow chart shown in FIG. 3 is adopted as the power generation control of the fuel cell FC, the power supply destination of the fuel cell system FCS may be set only to the vehicle load Lin. In such a configuration, the changeover switches SW1 and SW2 may be omitted, and the vehicle load Lin may be directly connected to the DCDC converter CNV.

図4は、通常発電制御を説明するための図である。なお、蓄電装置Bの充電量は、充電量V1(第1充電量)から充電量V1より大きい充電量V2(第2充電量)までの範囲において変化するものとする。また、閾値Vth11(充電量V1)<閾値Vth12<閾値Vth13<閾値Vth14<閾値Vth15<閾値Vth16(充電量V2)とする。また、目標発電電力Pt0をゼロとし、目標発電電力Pt0<目標発電電力Pt1<目標発電電力Pt2<目標発電電力Pt3とする。また、燃料電池FCの出力電力が目標発電電力Pt3に追従しているとき、燃料電池FC内に滞留している水が所定流量の酸化剤ガスにより燃料電池FCの外に排出されるものとする。また、目標発電電力Pt3と目標発電電力Pt2との差、目標発電電力Pt2と目標発電電力Pt1との差、目標発電電力Pt1と目標発電電力Pt0との差は、それぞれ、一定値でもよいし、異なる値でもよい。また、目標発電電力Ptが大きくなるほど、燃料電池FCから出力される電力が大きくなり、目標発電電力Ptが小さくなるほど、燃料電池FCから出力される電力が小さくなるものとする。また、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0になると、燃料電池FCの発電が停止して燃料電池FCから出力される電力がゼロになるものとする。 FIG. 4 is a diagram for explaining normal power generation control. It is assumed that the charge amount of the power storage device B changes in a range from the charge amount V1 (first charge amount) to the charge amount V2 (second charge amount) larger than the charge amount V1. Threshold Vth11 (charge amount V1)<threshold Vth12<threshold Vth13<threshold Vth14<threshold Vth15<threshold Vth16 (charge amount V2). Also, the target generated power Pt0 is set to zero, and the target generated power Pt0<target generated power Pt1<target generated power Pt2<target generated power Pt3. It is also assumed that when the output power of the fuel cell FC follows the target power generation Pt3, the water remaining in the fuel cell FC is discharged outside the fuel cell FC by a predetermined flow of oxidant gas. . Further, the difference between the target power generation Pt3 and the target power generation Pt2, the difference between the target power generation Pt2 and the target power generation Pt1, and the difference between the target power generation Pt1 and the target power generation Pt0 may each be a constant value, Different values are allowed. It is also assumed that the larger the target generated power Pt, the larger the power output from the fuel cell FC, and the smaller the target generated power Pt, the smaller the power output from the fuel cell FC. It is also assumed that when the target generated power Pt reaches the target generated power Pt0, the power generation of the fuel cell FC stops and the power output from the fuel cell FC becomes zero.

制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth15以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化させる。 Control unit CNT changes target generated power Pt from target generated power Pt0 to target generated power Pt1 when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold Vth15 in a state where target generated power Pt is target generated power Pt0.

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth13以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt2に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt1, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt1 to the target power generation Pt2 when the amount of charge in the power storage device B becomes equal to or less than the threshold value Vth13. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth11以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt3に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt2, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt2 to the target power generation Pt3 when the amount of charge of the power storage device B becomes equal to or less than the threshold value Vth11. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt3である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth12以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt2に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt3, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt3 to the target power generation Pt2 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth12. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth14以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt1に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt2, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt2 to the target power generation Pt1 when the amount of charge in the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value Vth14. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth16以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt0に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt1, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt1 to the target power generation Pt0 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth16. Let

すなわち、制御部CNTは、通常発電制御として、蓄電装置Bの充電量が小さくなるほど燃料電池FCから出力される電力が段階的に大きくなるように、または、蓄電装置Bの充電量が大きくなるほど燃料電池FCから出力される電力が段階的に小さくなるように、燃料電池FCの発電電力を制御する。 That is, the control unit CNT performs normal power generation control such that the power output from the fuel cell FC increases stepwise as the charge level of the power storage device B decreases, or the fuel cell FC increases as the charge level of the power storage device B increases. The power generated by the fuel cell FC is controlled so that the power output from the battery FC decreases stepwise.

これにより、通常条件下において、車載負荷Linからの要求電力が比較的大きくなり、蓄電装置Bの充電量が比較的小さくなると、燃料電池FCの出力電力を上昇させるために燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が増加するため、燃料電池FC内に滞留する水の量を低減することができる。 As a result, under normal conditions, when the required electric power from the vehicle-mounted load Lin becomes relatively large and the amount of charge in the power storage device B becomes relatively small, the electric power supplied to the fuel cell FC is increased to increase the output electric power of the fuel cell FC. Since the flow rate of the oxidizing agent gas increases, the amount of water remaining in the fuel cell FC can be reduced.

図5は、低負荷運転対応発電制御を説明するための図である。なお、蓄電装置Bの充電量は、充電量V1(第1充電量)から充電量V1より大きい充電量V2(第2充電量)までの範囲において変化するものとする。また、閾値Vth21(充電量V1)<閾値Vth22<閾値Vth23<閾値Vth24<閾値Vth25<閾値Vth26(充電量V2)とする。また、閾値Vth21は閾値Vt11と同じ値でも異なる値でもよい。また、閾値Vth22は閾値Vt12と同じ値でも異なる値でもよい。また、閾値Vth23は閾値Vt13と同じ値でも異なる値でもよい。また、閾値Vth24は閾値Vt14と同じ値でも異なる値でもよい。また、閾値Vth25は閾値Vt15と同じ値でも異なる値でもよい。また、閾値Vth26は閾値Vt16と同じ値でも異なる値でもよい。 FIG. 5 is a diagram for explaining power generation control for low-load operation. It is assumed that the charge amount of the power storage device B changes in a range from the charge amount V1 (first charge amount) to the charge amount V2 (second charge amount) larger than the charge amount V1. Threshold Vth21 (charging amount V1)<threshold Vth22<threshold Vth23<threshold Vth24<threshold Vth25<threshold Vth26 (charging amount V2). Also, the threshold Vth21 may be the same value as or different from the threshold Vt11. Also, the threshold Vth22 may be the same value as or different from the threshold Vt12. Also, the threshold Vth23 may be the same value as or different from the threshold Vt13. Also, the threshold Vth24 may be the same value as or different from the threshold Vt14. Also, the threshold Vth25 may be the same value as or different from the threshold Vt15. Also, the threshold Vth26 may be the same value as or different from the threshold Vt16.

制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化させる。 Control unit CNT changes target generated power Pt from target generated power Pt0 to target generated power Pt1 when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold Vth21 in a state where target generated power Pt is target generated power Pt0.

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth22以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt2に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt1, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt1 to the target power generation Pt2 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth22. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth23以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt3に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt2, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt2 to the target power generation Pt3 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth23. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt3である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth24以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt2に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt3, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt3 to the target power generation Pt2 when the amount of charge of the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value Vth24. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth25以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt1に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt2, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt2 to the target power generation Pt1 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth25. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth26以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt0に変化させる。 Further, in a state where the target power generation Pt is the target power generation Pt1, the control unit CNT changes the target power generation Pt from the target power generation Pt1 to the target power generation Pt0 when the amount of charge in the power storage device B reaches or exceeds the threshold value Vth26. Let

また、制御部CNTは、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt0に変化すると、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以下になるまで、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0に維持する。 Further, when the target generated power Pt changes from the target generated power Pt1 to the target generated power Pt0, the control unit CNT maintains the target generated power Pt at the target generated power Pt0 until the charge amount of the power storage device B becomes equal to or less than the threshold value Vth21. do.

すなわち、制御部CNTは、低負荷運転対応発電制御として、車載負荷Linや外部負荷Loutからの要求電力の大小によらず、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以下になるまで目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0に維持した後、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt3に強制的に変化させるとともに目標発電電力Ptを目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt0に強制的に変化させることを繰り返す。 That is, the control unit CNT controls the target generated power Pt until the charge amount of the power storage device B becomes equal to or less than the threshold value Vth21, regardless of the magnitude of the required power from the onboard load Lin or the external load Lout, as power generation control for low-load operation. After maintaining the target power generation Pt0, the target power generation Pt is forcibly changed from the target power generation Pt0 to the target power generation Pt3, and the target power generation Pt is forcibly changed from the target power generation Pt3 to the target power generation Pt0. Repeat.

これにより、低負荷運転条件下など、燃料電池システムFCSから外部負荷Loutに比較的小さい電力が継続して供給されている状態であっても、低負荷運転対応発電制御により、燃料電池FCから出力される電力を目標発電電力Pt3まで強制的に上昇させることができるため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を増加させることができ燃料電池FC内に滞留している水の量を低減することができる。 As a result, even in a state where a relatively small amount of electric power is continuously supplied from the fuel cell system FCS to the external load Lout, such as under low-load operation conditions, the output from the fuel cell FC is controlled by the power generation control corresponding to low-load operation. Since the supplied electric power can be forcibly increased to the target generated electric power Pt3, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC can be increased, and the amount of water remaining in the fuel cell FC can be reduced. can be reduced.

また、通常発電制御または低負荷運転対応発電制御において、エアコンプレッサACPから出力される酸化剤ガスの流量を段階的に変化させることができるため、エアコンプレッサACPで発生する騒音が急峻に変化することを抑制し騒音に関するユーザの違和感を緩和させることができる。 In addition, during normal power generation control or power generation control for low-load operation, the flow rate of the oxidant gas output from the air compressor ACP can be changed stepwise, so that the noise generated by the air compressor ACP can be changed sharply. can be suppressed, and the user's sense of incongruity regarding noise can be alleviated.

また、通常発電制御または低負荷運転対応発電制御において、蓄電装置Bの充電量に応じて燃料電池FCから出力される電力を段階的に変化させることができるため、燃料電池FCの発電電力が変化する頻度を低減することができ、燃料電池の劣化を抑制することができる。 In addition, in the normal power generation control or the power generation control for low load operation, the power output from the fuel cell FC can be changed in stages according to the amount of charge in the power storage device B, so the power generated by the fuel cell FC changes. It is possible to reduce the frequency with which the fuel cell is degraded, thereby suppressing the deterioration of the fuel cell.

また、車載負荷Linや外部負荷Loutから要求される電力が燃料電池システムFCSから車載負荷Linや外部負荷Loutに供給される構成であるため、燃料電池FCによる発電電力の消費先が確保される。これにより、燃料電池FCの電位上昇が抑えられ、燃料電池FCの劣化が抑制できる。 Further, since the power required by the onboard load Lin and the external load Lout is supplied from the fuel cell system FCS to the onboard load Lin and the external load Lout, the power consumption destination of the power generated by the fuel cell FC is ensured. As a result, an increase in the potential of the fuel cell FC can be suppressed, and deterioration of the fuel cell FC can be suppressed.

なお、燃料電池FCの発電制御として図3に示すフローチャートを採用する場合で、かつ、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linのみにする場合、車載負荷Linから燃料電池システムFCSに回生電力が供給されることを考慮して、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化させるように構成してもよい。 When the flow chart shown in FIG. 3 is adopted as the power generation control of the fuel cell FC, and when the power supply destination of the fuel cell system FCS is set only to the vehicle load Lin, regenerative electric power is supplied from the vehicle load Lin to the fuel cell system FCS. is supplied, the target generated power Pt is changed from the target generated power Pt0 to the target generated power Pt when the amount of charge in the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value Vth21 in a state where the target generated power Pt is the target generated power Pt0. It may be configured to change to Pt1.

ここで、通常発電制御の具体例について説明する。 Here, a specific example of normal power generation control will be described.

図6は、通常発電制御時に燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linとする場合における燃料電池FCの発電制御を説明するための図である。なお、図6(a)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池システムFCSの出力電力[kW]を示し、図6(a)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池システムFCSの出力電力の変化例を示している。また、図6(b)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は蓄電装置Bの充電量を示し、図6(b)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う蓄電装置Bの充電量の変化例を示している。また、図6(c)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCの出力電力[kW]を示し、図6(c)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池FCの出力電力の変化例を示している。また、図6(d)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量[NL/min]を示し、図6(d)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う酸化剤ガスの流量の変化例を示している。また、図6(a)~図6(d)の横軸(時間軸)は互いに同じものとする。また、時刻t11から時刻t13までの間において、燃料電池システムFCSの出力電力(車載負荷Linから要求される電力)が目標発電電力Pt1~Pt3より大きく、不足分の電力が蓄電装置Bから車載負荷Linに供給されることで蓄電装置Bが放電され蓄電装置Bの充電量が減少していくものとする。また、電力P1<電力P2<電力P3とする。また、流量F1<流量F2<流量F3とする。また、流量F3(所定流量)は、燃料電池FC内に滞留する水が燃料電池FCの外に排出されているときに燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量とする。 FIG. 6 is a diagram for explaining the power generation control of the fuel cell FC when the power supply destination of the fuel cell system FCS is the vehicle load Lin during normal power generation control. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 6(a) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell system FCS, and the solid line in FIG. 6(a) indicates the normal power generation control shown in FIG. shows an example of change in the output power of the fuel cell system FCS over time when performing . In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 6B indicates time, the vertical axis indicates the amount of charge in the power storage device B, and the solid line in FIG. 4 shows an example of change in the charge amount of the power storage device B over time. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 6(c) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell FC, and the solid line in FIG. 6(c) indicates the normal power generation control shown in FIG. 3 shows an example of change in the output power of the fuel cell FC with the lapse of time. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 6(d) indicates time, the vertical axis indicates the flow rate [NL/min] of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC, and the solid line in FIG. FIG. 5 shows an example of change in the flow rate of the oxidizing gas over time when the normal power generation control shown in FIG. 4 is performed. Also, the horizontal axes (time axes) of FIGS. 6A to 6D are the same. Further, from time t11 to time t13, the output power of the fuel cell system FCS (the power required by the on-vehicle load Lin) is greater than the target power generation Pt1 to Pt3, and the shortage of power is supplied from the power storage device B to the on-vehicle load. It is assumed that the power storage device B is discharged by being supplied to Lin, and the charge amount of the power storage device B decreases. Further, power P1<power P2<power P3. Further, flow rate F1<flow rate F2<flow rate F3. The flow rate F3 (predetermined flow rate) is the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC when the water remaining in the fuel cell FC is being discharged to the outside of the fuel cell FC.

まず、蓄電装置Bから車載負荷Linに電力が供給されることで蓄電装置Bの充電量が徐々に低下しているとき、時刻t11において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth15以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力をゼロから目標発電電力Pt1に相当する電力P1に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量がゼロから流量F1に増加する。 First, when the amount of charge in the power storage device B is gradually decreasing due to the supply of power from the power storage device B to the on-vehicle load Lin, when the amount of charge in the power storage device B becomes equal to or less than the threshold Vth15 at time t11, the target power generation is reached. Power Pt changes from target power generation Pt0 to target power generation Pt1. Then, in order to raise the output power of the fuel cell FC from zero to the power P1 corresponding to the target generated power Pt1, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC increases from zero to the flow rate F1.

次に、蓄電装置Bから車載負荷Linに電力が供給されることで蓄電装置Bの充電量が継続して低下しているとき、時刻t12において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth13以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt2に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt1に相当する電力P1から目標発電電力Pt2に相当する電力P2に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が流量F1から流量F2に増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B continues to decrease due to the supply of power from power storage device B to on-vehicle load Lin, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold Vth13 at time t12, The target power generation Pt changes from the target power generation Pt1 to the target power generation Pt2. Then, in order to increase the output power of the fuel cell FC from the power P1 corresponding to the target power generation Pt1 to the power P2 corresponding to the target power generation Pt2, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F1 to The flow rate increases to F2.

そして、蓄電装置Bから車載負荷Linに電力が供給されることで蓄電装置Bの充電量が継続して低下しているとき、時刻t13において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth11以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt3に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt2に相当する電力P2から目標発電電力Pt3に相当する電力P3に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が流量F2から流量F3に増加する。 Then, when the amount of charge in power storage device B continues to decrease due to the supply of power from power storage device B to on-vehicle load Lin, when the amount of charge in power storage device B becomes less than or equal to threshold Vth11 at time t13, target The generated power Pt changes from the target generated power Pt2 to the target generated power Pt3. Then, in order to increase the output power of the fuel cell FC from the power P2 corresponding to the target power generation Pt2 to the power P3 corresponding to the target power generation Pt3, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F2 to The flow rate increases to F3.

このように、通常発電制御では、車載負荷Linからの電力要求によって、燃料電池FCの出力電力が目標発電電力Pt3に対応する電圧V3まで上昇する場合があり、酸化剤ガスの流量を流量F3まで増加させることができるため、燃料電池FC内に滞留する水を低減することができる。 As described above, in the normal power generation control, the output power of the fuel cell FC may rise to the voltage V3 corresponding to the target power generation Pt3 due to the power request from the on-vehicle load Lin, and the flow rate of the oxidant gas is reduced to the flow rate F3. Therefore, water remaining in the fuel cell FC can be reduced.

次に、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linから外部負荷Loutに切り替えた後も通常発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する場合について説明する。 Next, a case will be described where the power generated by the fuel cell FC is controlled by the normal power generation control even after the power supply destination of the fuel cell system FCS is switched from the vehicle load Lin to the external load Lout.

図7は、通常発電制御時に燃料電池システムFCSの電力供給先を外部負荷Loutとする場合における燃料電池FCの発電制御を説明するための図である。なお、図7(a)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池システムFCSの出力電力[kW]を示し、図7(a)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池システムFCSの出力電力の変化例を示している。また、図7(b)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は蓄電装置Bの充電量を示し、図7(b)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う蓄電装置Bの充電量の変化例を示している。また、図7(c)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCの出力電力[kW]を示し、図7(c)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池FCの出力電力の変化例を示している。また、図7(d)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量[NL/min]を示し、図7(d)の実線は図4に示す通常発電制御を行った場合の時間経過に伴う酸化剤ガスの流量の変化例を示している。また、図7(a)~図7(d)の横軸(時間軸)は互いに同じものとする。また、時刻t21から時刻t23までの間において、燃料電池システムFCSの出力電力(外部負荷Loutから要求される電力)は目標発電電力Pt1より小さく、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1に変化すると、蓄電装置Bが充電され蓄電装置Bの充電量が増加するものとする。また、電力P1<電力P2<電力P3とする。また、流量F1<流量F2<流量F3とする。また、流量F1は、燃料電池FC内に水が滞留し易い状態であるときに燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量とする。なお図6(b)において、蓄電装置Bの充電量は、供給電力と要求電力との差し引きによって変動するため、厳密には複雑な波形となるが、説明のため直線的に変化するよう単純化している。以降の図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)、図11(b)についても同様である。 FIG. 7 is a diagram for explaining power generation control of the fuel cell FC when the power supply destination of the fuel cell system FCS is the external load Lout during normal power generation control. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 7(a) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell system FCS, and the solid line in FIG. 7(a) indicates the normal power generation control shown in FIG. shows an example of change in the output power of the fuel cell system FCS over time when performing . In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 7B indicates time, the vertical axis indicates the amount of charge in the power storage device B, and the solid line in FIG. 4 shows an example of change in the charge amount of the power storage device B over time. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 7(c) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell FC, and the solid line in FIG. 7(c) indicates the normal power generation control shown in FIG. 3 shows an example of change in the output power of the fuel cell FC with the lapse of time. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 7(d) indicates time, the vertical axis indicates the flow rate [NL/min] of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC, and the solid line in FIG. FIG. 5 shows an example of change in the flow rate of the oxidizing gas over time when the normal power generation control shown in FIG. 4 is performed. Also, the horizontal axes (time axes) of FIGS. 7A to 7D are the same. Also, between time t21 and time t23, the output power of the fuel cell system FCS (the power required by the external load Lout) is smaller than the target power generation Pt1, and when the target power generation Pt changes to the target power generation Pt1, Assume that power storage device B is charged and the amount of charge in power storage device B increases. Further, power P1<power P2<power P3. Further, flow rate F1<flow rate F2<flow rate F3. The flow rate F1 is the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC when water tends to stay in the fuel cell FC. In FIG. 6B, the amount of charge in the power storage device B fluctuates depending on the difference between the supplied power and the required power, so strictly speaking, the waveform is complicated. ing. The same applies to subsequent FIGS. 7B, 8B, 9B, 10B, and 11B.

まず、蓄電装置Bから外部負荷Loutに電力が供給されることで蓄電装置Bの充電量が低下しているとき、時刻t21において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth15以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力をゼロから目標発電電力Pt1に相当する電力P1に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量がゼロから流量F1に増加する。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量が増加する。 First, when the amount of charge in power storage device B decreases due to power being supplied from power storage device B to external load Lout, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold Vth15 at time t21, target generated power Pt changes from the target power generation Pt0 to the target power generation Pt1. Then, in order to raise the output power of the fuel cell FC from zero to the power P1 corresponding to the target generated power Pt1, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC increases from zero to the flow rate F1. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B increases.

次に、時刻t22において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth16以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt0に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力が目標発電電力Pt1に相当する電力P1からゼロに減少するため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量が流量F1からゼロに減少する。また、燃料電池FCの出力電力がゼロになると、蓄電装置Bから外部負荷Loutに電力が供給されるようになり、蓄電装置Bの充電量が再び低下する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold Vth16 at time t22, target generated power Pt changes from target generated power Pt1 to target generated power Pt0. Then, the output power of the fuel cell FC decreases from the power P1 corresponding to the target generated power Pt1 to zero, so the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC decreases from the flow rate F1 to zero. Further, when the output power of fuel cell FC becomes zero, electric power is supplied from power storage device B to external load Lout, and the amount of charge in power storage device B decreases again.

次に、時刻t23において蓄電装置Bの充電量が閾値Vth15以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力をゼロから目標発電電力Pt1に相当する電力P1に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量がゼロから流量F1に増加する。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量が再び増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold Vth15 at time t23, target generated power Pt changes from target generated power Pt0 to target generated power Pt1. Then, in order to raise the output power of the fuel cell FC from zero to the power P1 corresponding to the target generated power Pt1, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC increases from zero to the flow rate F1. Further, power storage device B is charged with part of the power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B increases again.

以降、酸化剤ガスの流量がゼロと流量F1との間で増減を繰り返す。 Thereafter, the flow rate of the oxidant gas repeats increase and decrease between zero and the flow rate F1.

このように、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linから外部負荷Loutに切り替えた後も通常発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する場合では、蓄電装置Bの充電量を閾値Vth16と閾値Vth15と間でしか変化させることができないため、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt1に相当する電力P1までしか上昇させることができない。そのため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量も流量F1までしか増加させることができず、燃料電池FC内に水が滞留し易い。 In this way, when the generated power of the fuel cell FC is controlled by the normal power generation control even after the power supply destination of the fuel cell system FCS is switched from the onboard load Lin to the external load Lout, the charge amount of the power storage device B is set to the threshold value Vth16. , and the threshold Vth15, the output power of the fuel cell FC can only be increased up to the power P1 corresponding to the target power generation Pt1. Therefore, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC can only be increased up to the flow rate F1, and water tends to stay in the fuel cell FC.

そこで、実施形態の燃料電池システムFCSでは、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linから外部負荷Loutに切り替えた後に低負荷運転対応発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する。 Therefore, in the fuel cell system FCS of the embodiment, after switching the power supply destination of the fuel cell system FCS from the on-vehicle load Lin to the external load Lout, the generated power of the fuel cell FC is controlled by the power generation control for low load operation.

図8は、低負荷運転対応発電制御時に燃料電池システムFCSの電力供給先を外部負荷Loutとする場合における燃料電池FCの発電制御を説明するための図である。なお、図8(a)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池システムFCSの出力電力[kW]を示し、図8(a)の実線は図5に示す低負荷運転対応発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池システムFCSの出力電力の変化例を示している。また、図8(b)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は蓄電装置Bの充電量を示し、図8(b)の実線は図5に示す低負荷運転対応発電制御を行った場合の時間経過に伴う蓄電装置Bの充電量の変化例を示している。また、図8(c)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCの出力電力[kW]を示し、図8(c)の実線は図5に示す低負荷運転対応発電制御を行った場合の時間経過に伴う燃料電池FCの出力電力の変化例を示している。また、図8(d)の二次元座標の横軸は時間を示し、縦軸は燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量[NL/min]を示し、図8(d)の実線は図5に示す低負荷運転対応発電制御を行った場合の時間経過に伴う酸化剤ガスの流量の変化例を示している。また、図8(a)~図8(d)の横軸(時間軸)は互いに同じものとする。また、時刻t30から時刻t36までの間において、燃料電池システムFCSの出力電力は目標発電電力Pt1より小さく、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1~Pt3の何れかに変化すると、蓄電装置Bが充電され蓄電装置Bの充電量が増加していくものとする。また、電力P1<電力P2<電力P3とする。また、流量F1<流量F2<流量F3とする。また、流量F3は、燃料電池FC内に滞留する水が燃料電池FCの外に排出されているときに燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量とする。 FIG. 8 is a diagram for explaining the power generation control of the fuel cell FC when the power supply destination of the fuel cell system FCS is set to the external load Lout during power generation control for low load operation. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 8(a) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell system FCS, and the solid line in FIG. 8(a) indicates the low-load operation shown in FIG. It shows an example of change in the output power of the fuel cell system FCS over time when the adaptive power generation control is performed. In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 8B indicates time, the vertical axis indicates the amount of charge in the power storage device B, and the solid line in FIG. 10 shows an example of change in the charge amount of the power storage device B with the lapse of time when the power storage device B is operated. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 8(c) indicates time, the vertical axis indicates the output power [kW] of the fuel cell FC, and the solid line in FIG. 8(c) corresponds to the low load operation shown in FIG. 3 shows an example of change in the output power of the fuel cell FC over time when power generation control is performed. The horizontal axis of the two-dimensional coordinates in FIG. 8(d) indicates time, the vertical axis indicates the flow rate [NL/min] of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC, and the solid line in FIG. FIG. 6 shows an example of change in the flow rate of the oxidizing gas over time when the power generation control for low-load operation shown in FIG. 5 is performed. Also, the horizontal axes (time axes) of FIGS. 8A to 8D are the same. Between time t30 and time t36, the output power of the fuel cell system FCS is smaller than the target power generation Pt1, and when the target power generation Pt changes to any of the target power generation Pt1 to Pt3, the power storage device B is charged. It is assumed that the charge amount of the power storage device B is increased. Further, power P1<power P2<power P3. Further, flow rate F1<flow rate F2<flow rate F3. The flow rate F3 is the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC when the water remaining in the fuel cell FC is being discharged to the outside of the fuel cell FC.

まず、時刻t30から時刻t31までの間において、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0に維持されているとき、蓄電装置Bの充電量が徐々に低下していく。 First, from time t30 to time t31, when target power generation Pt is maintained at target power generation Pt0, the amount of charge in power storage device B gradually decreases.

次に、時刻t31において蓄電装置Bの充電量が閾値V21以下になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt1に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力をゼロから目標発電電力Pt1に相当する電力P1に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量をゼロから流量F1に増加させる。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量が増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or less than threshold V21 at time t31, target power generation Pt changes from target power generation Pt0 to target power generation Pt1. Then, in order to raise the output power of the fuel cell FC from zero to the power P1 corresponding to the target generated power Pt1, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is increased from zero to the flow rate F1. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B increases.

次に、時刻t32において蓄電装置Bの充電量が閾値V22以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt2に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt1に相当する電力P1から目標発電電力Pt2に相当する電力P2に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F1から流量F2に増加させる。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量がさらに増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold V22 at time t32, target power generation Pt changes from target power generation Pt1 to target power generation Pt2. Then, in order to increase the output power of the fuel cell FC from the power P1 corresponding to the target power generation Pt1 to the power P2 corresponding to the target power generation Pt2, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F1 to Increase the flow rate to F2. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B further increases.

次に、時刻t33において蓄電装置Bの充電量が閾値V23以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt3に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt2に相当する電力P2から目標発電電力Pt3に相当する電力P3に上昇させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F2から流量F3に増加させる。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量がさらに増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold V23 at time t33, target power generation Pt changes from target power generation Pt2 to target power generation Pt3. Then, in order to increase the output power of the fuel cell FC from the power P2 corresponding to the target power generation Pt2 to the power P3 corresponding to the target power generation Pt3, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F2 to Increase the flow rate to F3. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B further increases.

次に、時刻t34において蓄電装置Bの充電量が閾値V24以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt2に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt3に相当する電力P3から目標発電電力Pt2に相当する電力P2に低下させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F3から流量F2に減少させる。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量がさらに増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold V24 at time t34, target power generation Pt changes from target power generation Pt3 to target power generation Pt2. Then, in order to reduce the output power of the fuel cell FC from the power P3 corresponding to the target power generation Pt3 to the power P2 corresponding to the target power generation Pt2, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F3 to Decrease the flow rate to F2. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B further increases.

次に、時刻t35において蓄電装置Bの充電量が閾値V25以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt2から目標発電電力Pt1に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt2に相当する電力P2から目標発電電力Pt1に相当する電力P1に低下させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F2から流量F1に減少させる。また、燃料電池FCから出力される電力の一部により蓄電装置Bが充電され、蓄電装置Bの充電量がさらに増加する。 Next, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold V25 at time t35, target power generation Pt changes from target power generation Pt2 to target power generation Pt1. Then, in order to reduce the output power of the fuel cell FC from the power P2 corresponding to the target power generation Pt2 to the power P1 corresponding to the target power generation Pt1, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is changed from the flow rate F2 to the power P1 corresponding to the target power generation Pt1. Decrease the flow rate to F1. In addition, power storage device B is charged with part of the electric power output from fuel cell FC, and the amount of charge in power storage device B further increases.

そして、時刻t36において蓄電装置Bの充電量が閾値V26以上になると、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt1から目標発電電力Pt0に変化する。すると、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt1に相当する電力P1からゼロに低下させるために、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F1からゼロに減少させる。また、燃料電池FCから出力される電力がゼロになるため、蓄電装置Bの充電量が再び徐々に低下していく。 Then, when the amount of charge in power storage device B becomes equal to or greater than threshold V26 at time t36, target generated power Pt changes from target generated power Pt1 to target generated power Pt0. Then, in order to reduce the output power of the fuel cell FC from the power P1 corresponding to the target generated power Pt1 to zero, the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell FC is reduced from the flow rate F1 to zero. Further, since the power output from the fuel cell FC becomes zero, the charge amount of the power storage device B gradually decreases again.

以降、酸化剤ガスの流量がゼロと流量F3との間で増減を繰り返す。 After that, the flow rate of the oxidant gas repeats increase and decrease between zero and the flow rate F3.

このように、燃料電池システムFCSの電力供給先を車載負荷Linから外部負荷Loutに切り替えた後、低負荷運転対応発電制御により燃料電池FCの発電電力を制御する場合では、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt3に対応する電圧V3まで強制的に上昇させることができるため、酸化剤ガスの流量を流量F3まで増加させることができ、燃料電池FC内に滞留する水を低減することができる。 In this way, after switching the power supply destination of the fuel cell system FCS from the vehicle-mounted load Lin to the external load Lout, when the generated power of the fuel cell FC is controlled by the low-load operation power generation control, the output power of the fuel cell FC can be forcibly increased to the voltage V3 corresponding to the target generated power Pt3, the flow rate of the oxidant gas can be increased to the flow rate F3, and the amount of water remaining in the fuel cell FC can be reduced. .

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

<変形例1>
制御部CNTは、図5に示す低負荷運転対応発電制御時、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt3である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth24以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt0に変化させるように構成してもよい。このように構成しても、例えば、図9に示すように、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt3に相当する電力P3まで上昇させることができるため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F3まで増加させることができる。なお、このように構成する場合、閾値Vth25及び閾値Vth26を予め求めておく必要がない。
<Modification 1>
In the state where the target generated power Pt is the target generated power Pt3 during the power generation control for low-load operation shown in FIG. The generated power Pt3 may be changed to the target generated power Pt0. Even with this configuration, for example, as shown in FIG. 9, the output power of the fuel cell FC can be increased to the power P3 corresponding to the target generated power Pt3. The gas flow rate can be increased to flow rate F3. Note that, in the case of such a configuration, it is not necessary to obtain the threshold Vth25 and the threshold Vth26 in advance.

<変形例2>
制御部CNTは、図5に示す低負荷運転対応発電制御時、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt3に変化させるように構成してもよい。このように構成しても、例えば、図10に示すように、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt3に相当する電力P3まで上昇させることができるため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F3まで増加させることができる。なお、このように構成する場合、閾値Vth22及び閾値Vth23を予め求めておく必要がない。
<Modification 2>
In the state where the target generated power Pt is the target generated power Pt0 during the power generation control for low-load operation shown in FIG. The generated power Pt0 may be changed to the target generated power Pt3. Even with this configuration, for example, as shown in FIG. 10, the output power of the fuel cell FC can be increased to the power P3 corresponding to the target generated power Pt3, so that the oxidant supplied to the fuel cell FC The gas flow rate can be increased to flow rate F3. It should be noted that, in the case of such a configuration, it is not necessary to obtain the threshold Vth22 and the threshold Vth23 in advance.

<変形例3>
制御部CNTは、図5に示す低負荷運転対応発電制御時、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt0である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth21以下になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt0から目標発電電力Pt3に変化させ、目標発電電力Ptが目標発電電力Pt3である状態において、蓄電装置Bの充電量が閾値Vth24以上になると、目標発電電力Ptを目標発電電力Pt3から目標発電電力Pt0に変化させるように構成してもよい。このように構成しても、例えば、図11に示すように、燃料電池FCの出力電力を目標発電電力Pt3に相当する電力P3まで上昇させることができるため、燃料電池FCに供給される酸化剤ガスの流量を流量F3まで増加させることができる。なお、このように構成する場合、閾値Vth22、閾値Vth23、閾値Vth25、及び閾値Vth26を予め求めておく必要がない。
<Modification 3>
In the state where the target generated power Pt is the target generated power Pt0 during the power generation control for low-load operation shown in FIG. In a state in which the generated power Pt0 is changed to the target generated power Pt3 and the target generated power Pt is the target generated power Pt3, the target generated power Pt is changed from the target generated power Pt3 to the target when the charge amount of the power storage device B becomes equal to or greater than the threshold value Vth24. It may be configured to change to the generated power Pt0. Even with this configuration, for example, as shown in FIG. The gas flow rate can be increased to flow rate F3. In this configuration, it is not necessary to obtain the threshold Vth22, the threshold Vth23, the threshold Vth25, and the threshold Vth26 in advance.

<変形例4>
上記実施形態の燃料電池システムFCSでは、蓄電装置Bの充電量に応じて燃料電池FCの目標発電電力Ptを段階的に変化(増減)させる構成であるが、蓄電装置Bの充電量に応じて燃料電池FCの目標発電電力Ptを線形的(リニア)に変化(増減)させてもよい。
<Modification 4>
In the fuel cell system FCS of the above-described embodiment, the target power generation Pt of the fuel cell FC is changed (increased or decreased) step by step according to the charge level of the power storage device B. The target power generation Pt of the fuel cell FC may be linearly changed (increased or decreased).

<変形例5>
上記実施形態の燃料電池システムFCSでは、車載負荷Linまたは外部負荷Loutに電力を供給する発電機として構成しているが、燃料電池システムFCSを、商用電源と協働して外部の負荷に電力を供給する定置発電機または非常用電源として構成してもよい。この場合、制御部CNTが外部の負荷の要求電力を監視し、要求電力が所定電力以下になり、その状態が所定時間以上継続した場合に、外部の負荷が低負荷運転対応発電制御の対象であると判断することが好ましい。
<Modification 5>
The fuel cell system FCS of the above embodiment is configured as a generator that supplies power to the onboard load Lin or the external load Lout. It may be configured as a stationary generator to supply or as an emergency power source. In this case, the control unit CNT monitors the power demand of the external load, and when the demand power becomes equal to or less than a predetermined power and this state continues for a predetermined time or longer, the external load is the object of the power generation control for low-load operation. It is preferable to determine that

FCS 燃料電池システム
CNT 制御部
Ve 車両
Lin 車載負荷
Kout 外部負荷
FC 燃料電池
HT 水素タンク
INJ インジェクタ
ACP エアコンプレッサ
CNV DCDCコンバータ
ARV エア調圧弁
INV インバータ
B 蓄電装置
SW1、SW2 切替スイッチ
Svf、Svb 電圧センサ
Sif、Sib 電流センサ
FCS Fuel cell system CNT Control unit Ve Vehicle Lin Vehicle load Kout External load FC Fuel cell HT Hydrogen tank INJ Injector ACP Air compressor CNV DCDC converter ARV Air pressure regulator INV Inverter B Power storage devices SW1, SW2 Changeover switches Svf, Svb Voltage sensor Sif, Sib current sensor

Claims (3)

燃料電池と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
通常条件下において、負荷から要求される電力が当該燃料電池システムから前記負荷に供給されるように、前記エアコンプレッサの動作を制御し、
前記通常条件と異なる所定条件下において、前記負荷から要求される電力が当該燃料電池システムから前記負荷に供給されるように、かつ、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流量が所定流量以上になるように、前記エアコンプレッサの動作を制御する
ことを特徴とする燃料電池システム。
a fuel cell;
an air compressor that supplies oxidant gas to the fuel cell;
a control unit that controls the operation of the air compressor;
with
The control unit
controlling the operation of the air compressor so that the power required by the load is supplied from the fuel cell system to the load under normal conditions;
Under predetermined conditions different from the normal conditions, the power required by the load is supplied from the fuel cell system to the load, and the flow rate of the oxidant gas supplied to the fuel cell is equal to or greater than a predetermined flow rate. A fuel cell system characterized by controlling the operation of the air compressor so that
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記通常条件下または前記所定条件下において、前記燃料電池で発電される電力が段階的に変化するように、前記エアコンプレッサの動作を制御する
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1,
The fuel cell system, wherein the control unit controls the operation of the air compressor so that power generated by the fuel cell changes stepwise under the normal condition or the predetermined condition.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池から電力が供給されることで充電し、前記負荷に電力を供給することで放電する蓄電装置を備え、
前記制御部は、
前記通常条件下において、第1充電量から前記第1充電量より大きい第2充電量までの範囲内で前記蓄電装置の充電量が低下するほど前記燃料電池の目標発電電力が増加するとともに前記蓄電装置の充電量が上昇するほど前記燃料電池の目標発電電力が減少するように、前記エアコンプレッサの動作を制御し、
前記所定条件下において、前記蓄電装置の充電量が前記第1充電量に低下するまで前記燃料電池の目標発電電力がゼロに維持され、その後、前記蓄電装置の充電量が前記第2充電量に上昇するまで前記燃料電池の目標発電電力が増加されるように、前記エアコンプレッサの動作を制御する
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1,
A power storage device that is charged by being supplied with power from the fuel cell and is discharged by supplying power to the load,
The control unit
Under the normal condition, the target power generation of the fuel cell increases as the charge amount of the power storage device decreases within the range from the first charge amount to the second charge amount larger than the first charge amount, and the power storage device increases. controlling the operation of the air compressor so that the target power generation of the fuel cell decreases as the charge level of the device increases;
Under the predetermined condition, the target power generation of the fuel cell is maintained at zero until the charge amount of the power storage device decreases to the first charge amount, and thereafter the charge amount of the power storage device reaches the second charge amount. A fuel cell system, wherein the operation of the air compressor is controlled so that the target generated power of the fuel cell is increased until it rises.
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