JP5007797B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は燃料電池スタックへの反応ガス供給を電磁駆動式開閉弁により制御する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system that controls supply of a reaction gas to a fuel cell stack by an electromagnetically driven on / off valve.

近年、環境問題に対する取り組みの一環として、低公害車の開発が進められており、その中の一つに燃料電池システムを車載電源とする燃料電池車両がある。燃料電池システムは、電解質膜の一方の面にアノード極を配置し、他方の面にカソード極を配置してなる膜−電極接合体に反応ガスを供給することで電気化学反応を起こし、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換システムである。なかでも、固体高分子膜を電解質として用いる固体高分子電解質型燃料電池システムは、低コストでコンパクト化が容易であり、しかも高出力密度を有することから、車載電力源としての用途が期待されている。   In recent years, low-pollution vehicles have been developed as part of efforts to deal with environmental problems, and one of them is a fuel cell vehicle using a fuel cell system as an on-vehicle power source. A fuel cell system causes an electrochemical reaction by supplying a reaction gas to a membrane-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface, and chemical energy is generated. Is an energy conversion system that converts electricity into electrical energy. In particular, a solid polymer electrolyte fuel cell system using a solid polymer membrane as an electrolyte is easy to downsize at low cost and has a high output density, so that it is expected to be used as an in-vehicle power source. Yes.

特開2005−302563号公報には、燃料電池スタックに供給される燃料ガスの流量及び圧力を高精度に制御するための手段として、応答性に優れたインジェクタを用いる構成が開示されている。
特開2005−302563号公報
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-302563 discloses a configuration using an injector with excellent responsiveness as means for controlling the flow rate and pressure of fuel gas supplied to a fuel cell stack with high accuracy.
JP 2005-302563 A

しかし、インジェクタが閉固着故障したときに、通常の噴射制御をしていたのでは、インジェクタが閉弁状態を維持したままになり、運転不能に陥ってしまう。   However, if the normal injection control is performed when the injector is closed and stuck, the injector remains in a valve-closed state, resulting in inoperability.

そこで、本発明は、閉固着故障した電磁駆動式開閉弁を正常な状態に復旧させるための燃料電池システムを提供することを課題とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a fuel cell system for restoring an electromagnetically driven on / off valve that has failed to be closed to a normal state.

上記の課題を解決するため、本発明に係わる燃料電池システムは、燃料電池と、反応ガス供給源から燃料電池へ供給される反応ガスの供給を制御する電磁駆動式開閉弁と、電磁駆動式開閉弁の通電を制御する通電制御手段と、を備え、通電制御手段は、電磁駆動式開閉弁を開弁するための突入電流を電磁駆動式開閉弁に通電する期間である突入期間の間継続して電磁駆動式開閉弁に通電するとともに、突入電流の通電により開弁した状態を保持するための保持電流を突入期間に続く期間である保持期間の間継続して電磁駆動式開閉弁に通電し、通電制御手段は、電磁駆動式開閉弁の閉固着故障を検出すると、突入期間に加えて更に保持期間の全部又は一部の間継続して電磁駆動式開閉弁に突入電流を通電することにより電磁駆動式開閉弁の開弁を試行する。 In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell, an electromagnetically driven on / off valve that controls supply of a reactive gas supplied from the reactive gas supply source to the fuel cell, and an electromagnetically driven on / off valve. An energization control means for controlling energization of the valve, and the energization control means continues for a rush period, which is a period for energizing the electromagnetic drive on-off valve with an inrush current for opening the electromagnetic drive on-off valve. In addition to energizing the electromagnetically driven on / off valve, the electromagnetically driven on / off valve is continuously energized during the holding period, which is the period following the inrush period, to maintain the open state by energizing the inrush current. The energization control means, when detecting a closed fixing failure of the electromagnetically driven on / off valve, continuously energizes the electromagnetically driven on / off valve continuously during all or part of the holding period in addition to the inrush period. Opening the electromagnetically driven on / off valve The attempt.

突入期間に加えて更に保持期間の全部又は一部の間継続して電磁駆動式開閉弁に突入電流を通電することにより、突入電流を通電する期間を増大させることができるので、閉固着故障した電磁駆動式開閉弁が開弁する可能性を一層高めることができる。   In addition to the inrush period, the period for energizing the inrush current can be increased by supplying the inrush current to the electromagnetically driven on / off valve continuously during all or part of the holding period. The possibility of opening the electromagnetically driven on-off valve can be further increased.

尚、閉固着故障とは、弁が全閉のまま保持される故障を示すものであり、全閉故障と同義である。   The closed stuck-at failure indicates a failure in which the valve is kept fully closed, and is synonymous with a fully closed failure.

ここで、突入電流は、デューティ比100%の駆動電圧を電磁駆動式開閉弁に通電するときに流れる電流であり、保持電流は、PWM制御された駆動電圧を電磁駆動式開閉弁に通電するときに流れる電流である。保持期間の全部又は一部の間継続して電磁駆動式開閉弁に突入電流を流すには、保持期間の全部又は一部の間継続してデューティ比100%の駆動電圧を電磁駆動式開閉弁に通電すればよい。   Here, the inrush current is a current that flows when a drive voltage with a duty ratio of 100% is passed through the electromagnetically driven on / off valve, and the holding current is when the PWM controlled drive voltage is passed through the electromagnetically driven on / off valve. Current flowing through the In order to cause an inrush current to flow through the electromagnetically driven on / off valve continuously during all or part of the holding period, an electromagnetically driven on / off valve is applied with a driving voltage of 100% duty ratio continuously during all or part of the holding period. You just have to energize.

電磁駆動式開閉弁として、例えば、インジェクタが好適である。インジェクタは、応答性に優れているので、燃料電池スタックへの高精度な反応ガス供給制御を実現できる。   For example, an injector is suitable as the electromagnetically driven on-off valve. Since the injector is excellent in responsiveness, highly accurate reaction gas supply control to the fuel cell stack can be realized.

本発明によれば、突入期間に加えて更に保持期間の全部又は一部の間継続して電磁駆動式開閉弁に突入電流を通電することにより、突入電流を通電する期間を増大させることができるので、閉固着故障した電磁駆動式開閉弁が開弁する可能性を一層高めることができる。   According to the present invention, in addition to the inrush period, the period for energizing the inrush current can be increased by energizing the electromagnetically driven on / off valve continuously during all or part of the holding period. Therefore, it is possible to further increase the possibility of opening the electromagnetically driven on / off valve that has failed to close.

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は燃料電池車両の車載電源システムとして機能する燃料電池システム10のシステム構成を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration of a fuel cell system 10 that functions as an in-vehicle power supply system for a fuel cell vehicle.

燃料電池システム10は、反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて発電する燃料電池スタック20と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池スタック20に供給する燃料ガス配管系30と、酸化ガスとしての空気を燃料電池スタック20に供給する酸化ガス配管系40と、電力の充放電を制御する電力系60と、システム全体を統括制御するコントローラ70と、を備えている。   The fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 20 that generates power upon receiving supply of reaction gases (oxidation gas and fuel gas), a fuel gas piping system 30 that supplies hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell stack 20, an oxidation An oxidizing gas piping system 40 that supplies air as gas to the fuel cell stack 20, a power system 60 that controls charging / discharging of power, and a controller 70 that controls the entire system are provided.

燃料電池スタック20は、例えば、多数のセルを直列に積層してなる固体高分子電解質型セルスタックである。セルは、イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にカソード極を有し、他方の面にアノード極を有し、更にカソード極及びアノード極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池スタック20は発電する。   The fuel cell stack 20 is, for example, a solid polymer electrolyte cell stack formed by stacking a large number of cells in series. The cell has a cathode electrode on one surface of an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, an anode electrode on the other surface, and a pair of separators so as to sandwich the cathode electrode and the anode electrode from both sides. Yes. The fuel gas is supplied to the fuel gas flow path of one separator, and the oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas flow path of the other separator, and the fuel cell stack 20 generates power by this gas supply.

燃料ガス配管系30は、燃料ガス供給源31と、燃料ガス供給源31から燃料電池スタック20のアノード極に供給される燃料ガス(水素ガス)が流れる燃料ガス供給流路35と、燃料電池スタック20から排出される燃料オフガス(水素オフガス)を燃料ガス供給流路35に還流せしめるための循環流路36と、循環流路36内の燃料オフガスを燃料ガス供給流路35に圧送する循環ポンプ37と、循環流路36に分岐接続される排気流路39とを有している。   The fuel gas piping system 30 includes a fuel gas supply source 31, a fuel gas supply passage 35 through which fuel gas (hydrogen gas) supplied from the fuel gas supply source 31 to the anode electrode of the fuel cell stack 20 flows, and a fuel cell stack. A circulation passage 36 for recirculating the fuel off-gas (hydrogen off-gas) discharged from the fuel gas supply passage 35 to the fuel gas supply passage 35, and a circulation pump 37 for pressure-feeding the fuel off-gas in the circulation passage 36 to the fuel gas supply passage 35. And an exhaust passage 39 branched and connected to the circulation passage 36.

燃料ガス供給源31は、例えば、高圧水素タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば、35MPa又は70MPaの水素ガスを貯留する。遮断弁32を開くと、燃料ガス供給源31から燃料ガス供給流路35に水素ガスが流出する。水素ガスは、レギュレータ33やインジェクタ34により、例えば、200kPa程度まで減圧されて、燃料電池スタック20に供給される。   The fuel gas supply source 31 is composed of, for example, a high-pressure hydrogen tank or a hydrogen storage alloy, and stores, for example, 35 MPa or 70 MPa of hydrogen gas. When the shut-off valve 32 is opened, hydrogen gas flows out from the fuel gas supply source 31 into the fuel gas supply channel 35. The hydrogen gas is decompressed to, for example, about 200 kPa by the regulator 33 and the injector 34 and supplied to the fuel cell stack 20.

尚、燃料ガス供給源31は、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、から構成してもよい。   The fuel gas supply source 31 includes a reformer that generates hydrogen-rich reformed gas from hydrocarbon fuel, a high-pressure gas tank that stores the reformed gas generated by the reformer in a high-pressure state, and You may comprise.

レギュレータ33は、その上流側圧力(一次圧)を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ33として採用している。機械式の減圧弁の構成としては、背圧室と調圧室とがダイアフラムを隔てて形成された筺体を有し、背圧室内の背圧により調圧室内で一次圧を所定の圧力に減圧して二次圧とする公知の構成を採用することができる。   The regulator 33 is a device that regulates the upstream pressure (primary pressure) to a preset secondary pressure. In the present embodiment, a mechanical pressure reducing valve that reduces the primary pressure is employed as the regulator 33. The mechanical pressure reducing valve has a structure in which a back pressure chamber and a pressure adjusting chamber are formed with a diaphragm therebetween, and the primary pressure is reduced to a predetermined pressure in the pressure adjusting chamber by the back pressure in the back pressure chamber. Thus, a publicly known configuration for the secondary pressure can be employed.

インジェクタ34の上流側にレギュレータ33を配置することにより、インジェクタ33の上流側圧力を効果的に低減させることができる。このため、インジェクタ34の機械的構造(弁体、筺体、流路、駆動装置等)の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ34の上流側圧力を低減させることができるので、インジェクタ34の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ34の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。そのため、インジェクタ34の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ34の応答性の低下を抑制することができる。   By arranging the regulator 33 on the upstream side of the injector 34, the upstream pressure of the injector 33 can be effectively reduced. For this reason, the design freedom of the mechanical structure (a valve body, a housing, a flow path, a drive device, etc.) of the injector 34 can be raised. In addition, since the upstream pressure of the injector 34 can be reduced, the valve body of the injector 34 is less likely to move due to an increase in the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the injector 34. be able to. Therefore, the adjustable pressure width of the downstream pressure of the injector 34 can be widened, and a decrease in responsiveness of the injector 34 can be suppressed.

インジェクタ34は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることにより、ガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式開閉弁である。インジェクタ34は、燃料ガス供給流路35を開放又は閉鎖するための弁体と、弁体駆動用のソレノイドコイルと、弁体に一体化されてなるアーマチャと、ソレノイドコイルを収容するステータとを有し、ソレノイドコイルへの通電により、アーマチャがステータに吸引されて弁体が所定の開弁位置又は閉弁位置に移動するように構成されている。   The injector 34 is an electromagnetically driven on-off valve capable of adjusting the gas flow rate and gas pressure by driving the valve body directly with a predetermined driving cycle with an electromagnetic driving force and separating it from the valve seat. The injector 34 has a valve body for opening or closing the fuel gas supply passage 35, a solenoid coil for driving the valve body, an armature integrated with the valve body, and a stator for housing the solenoid coil. Then, by energizing the solenoid coil, the armature is attracted to the stator and the valve element is moved to a predetermined valve opening position or valve closing position.

本実施形態においては、ソレノイドコイルに給電されるパルス励磁電流のオン/オフにより、インジェクタ34の噴射孔の開口面積を2段階に切り替えることができるようになっている。コントローラ70から出力される噴射指令によってインジェクタ34のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、燃料ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ34は、弁(弁体及び弁座)を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。   In the present embodiment, the opening area of the injection hole of the injector 34 can be switched in two stages by turning on / off the pulse excitation current supplied to the solenoid coil. By controlling the gas injection time and gas injection timing of the injector 34 according to the injection command output from the controller 70, the flow rate and pressure of the fuel gas are controlled with high accuracy. The injector 34 directly opens and closes the valve (valve body and valve seat) with an electromagnetic driving force, and has a high responsiveness because its driving cycle can be controlled to a highly responsive region.

インジェクタ34は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、インジェクタ34のガス流路に設けられた弁体の開口面積(開度)及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側(燃料電池スタック20側)に供給されるガス流量(又は水素モル濃度)を調整する。   The injector 34 changes its downstream area by changing at least one of the opening area (opening) and the opening time of the valve provided in the gas flow path of the injector 34 in order to supply the required gas flow rate downstream. The gas flow rate (or hydrogen molar concentration) supplied to the side (fuel cell stack 20 side) is adjusted.

尚、インジェクタ34の弁体の開閉によりガス流量が調整されるとともにインジェクタ34下流に供給されるガス圧力がインジェクタ34上流のガス圧力より減圧されるため、インジェクタ34を調圧弁(減圧弁又はレギュレータ)と解釈することもできる。また、本実施形態では、ガス要求に応じて所定の圧力範囲の中で要求圧力に一致するようにインジェクタ34の上流ガス圧の調圧量(減圧量)を変化させることが可能な可変調圧弁と解釈することもできる。インジェクタ34は、燃料ガス供給流路35の上流側のガス状態(ガス流量、水素モル濃度、ガス圧力)を調整して下流側に供給する可変ガス供給装置として機能する。   In addition, since the gas flow rate is adjusted by opening and closing the valve body of the injector 34 and the gas pressure supplied downstream of the injector 34 is reduced from the gas pressure upstream of the injector 34, the injector 34 is controlled by a pressure regulating valve (pressure reducing valve or regulator). Can also be interpreted. Further, in this embodiment, a variable pressure control valve capable of changing the pressure adjustment amount (pressure reduction amount) of the upstream gas pressure of the injector 34 so as to match the required pressure within a predetermined pressure range in accordance with the gas demand. Can also be interpreted. The injector 34 functions as a variable gas supply device that adjusts the gas state (gas flow rate, hydrogen molar concentration, gas pressure) on the upstream side of the fuel gas supply flow path 35 and supplies it to the downstream side.

燃料ガス供給流路35には、インジェクタ34の上流側圧力(一次圧力)を検出するための一次側圧力センサ81、インジェクタ34の上流側温度を検出するための一次側温度センサ83、インジェクタ34の下流側圧力(二次圧力)を検出するための二次側圧力センサ82がそれぞれ取り付けられている。   The fuel gas supply channel 35 includes a primary pressure sensor 81 for detecting the upstream pressure (primary pressure) of the injector 34, a primary temperature sensor 83 for detecting the upstream temperature of the injector 34, and the injector 34. Secondary pressure sensors 82 for detecting the downstream pressure (secondary pressure) are respectively attached.

循環流路36には、排気弁38を介して、排気流路39が接続されている。排気弁38は、コントローラ70からの指令によって作動することにより、循環流路36内の不純物を含む燃料オフガスと水分を外部に排出する。排気弁38の開弁により、循環流路36内の燃料オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される燃料オフガス中の水素濃度が上がる。   An exhaust passage 39 is connected to the circulation passage 36 via an exhaust valve 38. The exhaust valve 38 is operated according to a command from the controller 70, and thereby discharges the fuel off-gas and impurities including impurities in the circulation flow path 36 to the outside. By opening the exhaust valve 38, the concentration of impurities in the fuel off-gas in the circulation passage 36 decreases, and the concentration of hydrogen in the fuel off-gas that is circulated increases.

希釈器50には、排気弁38及び排気流路39を介して排出される燃料オフガスと、排出流路45を流れる酸化オフガスとが流入し、燃料オフガスを希釈する。希釈化された燃料オフガスの排出音は、マフラー(消音器)51によって消音され、テールパイプ52を流れて車外に排気される。   The diluter 50 is supplied with the fuel off-gas discharged through the exhaust valve 38 and the exhaust passage 39 and the oxidizing off-gas flowing through the discharge passage 45 to dilute the fuel off-gas. The diluted exhaust gas of the fuel off-gas is silenced by a muffler (silencer) 51, flows through the tail pipe 52, and is exhausted outside the vehicle.

酸化ガス配管系40は、燃料電池スタック20のカソード極に供給される酸化ガスが流れる酸化ガス供給流路44と、燃料電池スタック20から排出される酸化オフガスが流れる排出流路45とを有している。   The oxidizing gas piping system 40 includes an oxidizing gas supply passage 44 through which oxidizing gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell stack 20 flows, and a discharge passage 45 through which oxidizing off gas discharged from the fuel cell stack 20 flows. ing.

酸化ガス供給流路44には、フィルタ41を介して酸化ガスを取り込むエアコンプレッサ42と、エアコンプレッサ42により圧送される酸化ガスを加湿するための加湿器43とが設けられている。排出流路45には、酸化ガス供給圧を調整するための背圧調整弁46と、加湿器43とが設けられている。   The oxidizing gas supply flow path 44 is provided with an air compressor 42 that takes in the oxidizing gas via the filter 41 and a humidifier 43 for humidifying the oxidizing gas that is pumped by the air compressor 42. The discharge passage 45 is provided with a back pressure adjustment valve 46 for adjusting the oxidizing gas supply pressure and a humidifier 43.

加湿器43は、多数本の水蒸気透過膜(中空糸膜)から成る水蒸気透過膜束(中空糸膜束)を収容している。水蒸気透過膜の内部には、電池反応により生じた水分を多量に含む高湿潤の酸化オフガス(ウェットガス)が流れる一方で、水上透過膜の外部には、大気から取り込まれた低湿潤の酸化ガス(ドライガス)が流れる。酸化ガスと酸化オフガスとの間で水蒸気透過膜を隔てて水分交換が行われることにより、酸化ガスを加湿することができる。   The humidifier 43 accommodates a water vapor permeable membrane bundle (hollow fiber membrane bundle) composed of a large number of water vapor permeable membranes (hollow fiber membranes). A highly humid oxidizing off gas (wet gas) containing a large amount of water generated by the battery reaction flows inside the water vapor permeable membrane, while a low wet oxidizing gas taken from the atmosphere is outside the water permeable membrane. (Dry gas) flows. Oxidizing gas can be humidified by performing water exchange between the oxidizing gas and the oxidizing off gas across the water vapor permeable membrane.

電力系60は、DC/DCコンバータ61、バッテリ62、トラクションインバータ63、トラクションモータ64、及び電流センサ84を有している。   The power system 60 includes a DC / DC converter 61, a battery 62, a traction inverter 63, a traction motor 64, and a current sensor 84.

DC/DCコンバータ61は、直流の電圧変換器であり、バッテリ62からの直流電圧を昇圧してトラクションインバータ63に出力する機能と、燃料電池スタック20又はトラクションモータ64からの直流電圧を降圧してバッテリ62に充電する機能と、を有する。DC/DCコンバータ61のこれらの機能により、バッテリ62の充放電が制御される。また、DC/DCコンバータ61による電圧変換制御により、燃料電池スタック20の運転ポイント(出力電圧、出力電流)が制御される。   The DC / DC converter 61 is a DC voltage converter, which boosts the DC voltage from the battery 62 and outputs it to the traction inverter 63, and steps down the DC voltage from the fuel cell stack 20 or the traction motor 64. And a function of charging the battery 62. The charge / discharge of the battery 62 is controlled by these functions of the DC / DC converter 61. Further, the operation point (output voltage, output current) of the fuel cell stack 20 is controlled by the voltage conversion control by the DC / DC converter 61.

バッテリ62は、電力の蓄電及び放電が可能な蓄電装置であり、ブレーキ回生時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。バッテリ62としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等の二次電池が好適である。   The battery 62 is a power storage device capable of storing and discharging electric power, and functions as a regenerative energy storage source at the time of brake regeneration and an energy buffer at the time of load fluctuation accompanying acceleration or deceleration of the fuel cell vehicle. As the battery 62, for example, a secondary battery such as a nickel / cadmium storage battery, a nickel / hydrogen storage battery, or a lithium secondary battery is suitable.

トラクションインバータ63は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ64に供給する。トラクションモータ64は、例えば、三相交流モータであり、燃料電池車両の動力源を構成する。   The traction inverter 63 converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the traction motor 64. The traction motor 64 is a three-phase AC motor, for example, and constitutes a power source of the fuel cell vehicle.

電流センサ84は、燃料電池スタック20の出力電流(掃引電流)を検出する。   The current sensor 84 detects the output current (sweep current) of the fuel cell stack 20.

コントローラ70は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インタフェースを備えるコンピュータシステムであり、燃料電池システム10の各部を制御する。例えば、コントローラ70は、イグニッションスイッチ(図示せず)から出力される起動信号を受信すると、燃料電池システム10の運転を開始し、アクセルセンサ(図示せず)から出力されるアクセル開度信号や、車速センサ(図示せず)から出力される車速信号などを基に、システム全体の要求電力を求める。システム全体の要求電力は、車両走行電力と補機電力との合計値である。   The controller 70 is a computer system including a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output interface, and controls each part of the fuel cell system 10. For example, when the controller 70 receives an activation signal output from an ignition switch (not shown), the controller 70 starts operation of the fuel cell system 10 and an accelerator opening signal output from an accelerator sensor (not shown), Based on a vehicle speed signal output from a vehicle speed sensor (not shown), the required power of the entire system is obtained. The required power of the entire system is the total value of the vehicle running power and the auxiliary machine power.

補機電力には、例えば、車載補機類(加湿器、エアコンプレッサ、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等)で消費される電力、車両走行に必要な装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等)で消費される電力、乗員空間内に配設される装置(空調装置、照明器具、及びオーディオ等)で消費される電力などが含まれる。   Auxiliary power includes, for example, power consumed by in-vehicle auxiliary equipment (humidifiers, air compressors, hydrogen pumps, cooling water circulation pumps, etc.), and devices required for vehicle travel (transmissions, wheel control devices, steering devices) , And suspension devices), and power consumed by devices (such as air conditioners, lighting fixtures, and audio devices) disposed in the passenger space.

そして、コントローラ70は、燃料電池スタック20とバッテリ62の出力電力の配分を決定し、燃料電池スタック20の発電量が目標電力に一致するように、エアコンプレッサ42の回転数やインジェクタ34の弁開度を調整し、燃料電池スタック20への反応ガス供給量を調整するとともに、DC/DCコンバータ61を制御して燃料電池スタック20の出力電圧を調整することにより燃料電池スタック20の運転ポイント(出力電圧、出力電流)を制御する。更に、コントローラ70は、アクセル開度に応じた目標車速が得られるように例えば、スイッチング指令として、U相、V相、及びW相の各交流電圧指令値をトラクションインバータ63に出力し、トラクションモータ64の出力トルク、及び回転数を制御する。   Then, the controller 70 determines the distribution of the output power of the fuel cell stack 20 and the battery 62, and the rotational speed of the air compressor 42 and the valve opening of the injector 34 so that the power generation amount of the fuel cell stack 20 matches the target power. And adjusting the output voltage of the fuel cell stack 20 by controlling the DC / DC converter 61 and adjusting the output voltage of the fuel cell stack 20. Voltage and output current). Further, the controller 70 outputs, for example, each U-phase, V-phase, and W-phase AC voltage command value to the traction inverter 63 as a switching command so that the target vehicle speed according to the accelerator opening is obtained, and the traction motor 64 output torque and rotation speed are controlled.

図2はインジェクタ制御に係わる機能ブロックを示している。
コントローラ70は、燃料電池スタック20の運転状態(電流センサ84で検出した燃料電池スタック20の出力電流)に基づいて、燃料電池スタック20で消費される燃料ガスの量(以下、「燃料消費量」という)を算出する(燃料消費量算出機能:B1)。本実施形態においては、燃料電池スタック20の出力電流値と燃料消費量との関係を表す特定の演算式を用いて、コントローラ70の演算周期毎に燃料消費量を算出して更新することとしている。
FIG. 2 shows functional blocks related to injector control.
The controller 70 determines the amount of fuel gas consumed by the fuel cell stack 20 (hereinafter referred to as “fuel consumption”) based on the operating state of the fuel cell stack 20 (the output current of the fuel cell stack 20 detected by the current sensor 84). (Fuel consumption calculation function: B1). In the present embodiment, the fuel consumption is calculated and updated every calculation cycle of the controller 70 using a specific calculation expression representing the relationship between the output current value of the fuel cell stack 20 and the fuel consumption. .

コントローラ70は、燃料電池スタック20の運転状態(電流センサ84で検出した燃料電池スタック20の発電時の電流値)に基づいて、インジェクタ34下流位置における燃料ガスの目標圧力値(燃料電池スタック20への目標ガス供給圧)を算出する(目標圧力値算出機能:B2)。本実施形態においては、燃料電池スタック20の電流値と目標圧力値との関係を表す特定のマップを用いて、コントローラ70の演算周期毎に、二次側圧力センサ82が配置された位置(圧力調整が要求される位置である圧力調整位置)における目標圧力値を算出して更新することとしている。   Based on the operating state of the fuel cell stack 20 (current value during power generation of the fuel cell stack 20 detected by the current sensor 84), the controller 70 sets the target pressure value of the fuel gas at the downstream position of the injector 34 (to the fuel cell stack 20). Target gas supply pressure) (target pressure value calculation function: B2). In the present embodiment, using a specific map representing the relationship between the current value of the fuel cell stack 20 and the target pressure value, the position (pressure) where the secondary pressure sensor 82 is disposed for each calculation cycle of the controller 70. The target pressure value at the pressure adjustment position where adjustment is required is calculated and updated.

コントローラ70は、算出した目標圧力値と、二次側圧力センサ82で検出したインジェクタ34下流位置(圧力調整位置)の圧力値(検出圧力値)との偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出する(フィードバック補正流量算出機能:B3)。フィードバック補正流量は、目標圧力値と検出圧力値との偏差を低減させるために燃料消費量に加算される燃料ガス流量(圧力差低減補正流量)である。本実施形態においては、PI型フィードバック制御則を用いて、コントローラ70の演算周期毎にフィードバック補正流量を算出して更新することとしている。   The controller 70 calculates the feedback correction flow rate based on the deviation between the calculated target pressure value and the pressure value (detected pressure value) at the downstream position (pressure adjustment position) of the injector 34 detected by the secondary pressure sensor 82 ( Feedback correction flow rate calculation function: B3). The feedback correction flow rate is a fuel gas flow rate (pressure difference reduction correction flow rate) that is added to the fuel consumption in order to reduce the deviation between the target pressure value and the detected pressure value. In the present embodiment, the feedback correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the controller 70 using the PI type feedback control law.

具体的には、コントローラ70は、目標圧力値と検出圧力値との偏差(e)に比例ゲイン(KP)を乗じることにより比例型フィードバック補正流量(比例項:P=KP×e)を算出するとともに、偏差の時間積分値(∫(e)dt)に積分ゲイン(KI)を乗じることにより積分型フィードバック補正流量(積分項:I=KI×∫(e)dt)を算出し、これらを加算した値を含むフィードバック補正流量を算出している。 Specifically, the controller 70 multiplies the deviation (e) between the target pressure value and the detected pressure value by a proportional gain (K P ) to generate a proportional feedback correction flow rate (proportional term: P = K P × e). In addition to calculating the integral type feedback correction flow rate (integral term: I = K I × ∫ (e) dt) by multiplying the time integral value of deviation (∫ (e) dt) by the integral gain (K I ). The feedback correction flow rate including a value obtained by adding these is calculated.

コントローラ70は、前回算出した目標圧力値と、今回算出した目標圧力値との偏差に対応するフィードフォワード補正流量を算出する(フィードフォワード補正流量算出機能:B4)。フィードフォワード補正流量は、目標圧力値の変動に起因する燃料ガス流量の変動分(圧力差対応補正流量)である。本実施形態においては、目標圧力値の偏差とフィードフォワード補正流量との関係を表す特定の演算式を用いて、コントローラ70の演算周期毎にフィードフォワード補正流量を算出して更新することとしている。   The controller 70 calculates a feedforward corrected flow rate corresponding to the deviation between the previously calculated target pressure value and the currently calculated target pressure value (feedforward corrected flow rate calculation function: B4). The feedforward correction flow rate is a change in the fuel gas flow rate due to the change in the target pressure value (correction flow corresponding to the pressure difference). In the present embodiment, the feedforward correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the controller 70 using a specific calculation formula representing the relationship between the deviation of the target pressure value and the feedforward correction flow rate.

コントローラ70は、インジェクタ34の上流側のガス状態(一次側圧力センサ81で検出した燃料ガスの圧力、及び一次側温度センサ83で検出した燃料ガスの温度)に基づいてインジェクタ34の上流側の静的流量を算出する(静的流量算出機能:B5)。本実施形態においては、インジェクタ34の上流側の燃料ガスの圧力及び温度と静的流量との関係を表す特定の演算式を用いて、コントローラ70の演算周期毎に静的流量を算出して更新することとしている。   Based on the gas state upstream of the injector 34 (the pressure of the fuel gas detected by the primary side pressure sensor 81 and the temperature of the fuel gas detected by the primary side temperature sensor 83), the controller 70 detects the static gas upstream of the injector 34. The static flow rate is calculated (static flow rate calculation function: B5). In the present embodiment, the static flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the controller 70 using a specific calculation formula representing the relationship between the pressure and temperature of the fuel gas upstream of the injector 34 and the static flow rate. To do.

コントローラ70は、インジェクタ34の上流側ガス状態(燃料ガスの圧力及び温度)及び印加電圧に基づいて、インジェクタ34の無効噴射時間を算出する(無効噴射時間算出機能:B6)。ここで、無効噴射時間とは、インジェクタ34がコントローラ70から制御信号を受けてから実際に噴射を開始するまでに要する時間を意味する。本実施形態においては、インジェクタ34の上流側の燃料ガスの圧力及び温度と印加電圧と無効噴射時間との関係を表す特定のマップを用いて、コントローラ70の演算周期毎に無効噴射時間を算出して更新することとしている。   The controller 70 calculates the invalid injection time of the injector 34 based on the upstream gas state (fuel gas pressure and temperature) of the injector 34 and the applied voltage (invalid injection time calculation function: B6). Here, the invalid injection time means the time required from when the injector 34 receives a control signal from the controller 70 until the actual injection is started. In the present embodiment, the invalid injection time is calculated for each calculation cycle of the controller 70 using a specific map representing the relationship between the pressure and temperature of the fuel gas upstream of the injector 34, the applied voltage, and the invalid injection time. To update.

コントローラ70は、燃料消費量と、フィードバック補正流量と、フィードフォワード補正流量とを加算することにより、インジェクタ34の噴射流量を算出する(噴射流量算出機能:B7)。そして、コントローラ70は、インジェクタ34の噴射流量を静的流量で除した値にインジェクタ34の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ34の基本噴射時間を算出するとともに、この基本噴射時間と無効噴射時間とを加算してインジェクタ34の総噴射時間を算出する(総噴射時間算出機能:B8)。ここで、駆動周期とは、インジェクタ34の噴射孔の開閉状態を表す段状(オン/オフ)波形の周期を意味する。本実施形態においては、コントローラ70により駆動周期を一定の値に設定している。   The controller 70 calculates the injection flow rate of the injector 34 by adding the fuel consumption amount, the feedback correction flow rate, and the feedforward correction flow rate (injection flow rate calculation function: B7). Then, the controller 70 calculates the basic injection time of the injector 34 by multiplying the value obtained by dividing the injection flow rate of the injector 34 by the static flow rate by the drive period of the injector 34, and also calculates the basic injection time and the invalid injection time. Are added to calculate the total injection time of the injector 34 (total injection time calculation function: B8). Here, the drive cycle means a stepped (on / off) waveform cycle representing the opening / closing state of the injection hole of the injector 34. In the present embodiment, the controller 70 sets the drive cycle to a constant value.

コントローラ70は、以上の手順を経て算出したインジェクタ34の総噴射時間を実現するための噴射指令をインジェクタ34に出力することにより、インジェクタ34のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御して、燃料電池スタック20に供給される燃料ガスの流量及び圧力を調整する。   The controller 70 controls the gas injection time and the gas injection timing of the injector 34 by outputting an injection command for realizing the total injection time of the injector 34 calculated through the above procedure to the fuel cell. The flow rate and pressure of the fuel gas supplied to the stack 20 are adjusted.

図3はインジェクタ閉固着故障時のフェールセーフ処理を示すタイミングチャートである。
同図において、復旧試行フラグとは、閉固着故障したインジェクタ34を開弁させるためのフェールセーフ処理を実施するか否かを示すフラグ情報である。INJ駆動許可フラグとは、インジェクタ34の開弁を許可するか否かを示すフラグ情報である。許容電流フラグとは、電池運転に電流制限を課すか否かを示すフラグ情報である。
FIG. 3 is a timing chart showing the fail-safe process at the time of the injector closed fixing failure.
In the figure, the recovery trial flag is flag information indicating whether or not to perform fail-safe processing for opening the injector 34 that has failed to close and adhere. The INJ drive permission flag is flag information indicating whether or not the valve opening of the injector 34 is permitted. The allowable current flag is flag information indicating whether or not a current limit is imposed on battery operation.

時刻t0以前では、インジェクタ34は、コントローラ70から出力される噴射指令(開弁指令)に応答して正常に作動している。噴射指令によって指定される総噴射時間τは、突入期間τ1と、突入期間τ1に後続する保持期間τ2とを含み、上述の総噴射時間算出機能B8によって算出される。突入時間τ1は、インジェクタ34の弁体を弁座から所定の開弁位置まで隔離し、開弁動作を完了させることを目的としてインジェクタ34のソレノイドコイルに突入電流を通電する期間である。突入期間τ1は、上述の無効噴射時間に若干の余裕を持たせた時間であり、且つ保持期間τ2とは無関係の一定時間である。保持期間τ2は、インジェクタ34の開弁状態を保持することを目的としてインジェクタ34のソレノイドコイルに保持電流を通電する期間である。保持期間τ2は、上述の基本噴射時間と同一である。   Prior to time t0, the injector 34 operates normally in response to an injection command (valve opening command) output from the controller 70. The total injection time τ specified by the injection command includes a rush period τ1 and a holding period τ2 subsequent to the rush period τ1, and is calculated by the above-described total injection time calculation function B8. The inrush time τ1 is a period in which an inrush current is applied to the solenoid coil of the injector 34 for the purpose of isolating the valve body of the injector 34 from the valve seat to a predetermined valve opening position and completing the valve opening operation. The rush period τ1 is a time obtained by giving a slight margin to the above-described invalid injection time, and is a fixed time unrelated to the holding period τ2. The holding period τ2 is a period in which a holding current is applied to the solenoid coil of the injector 34 for the purpose of holding the valve open state of the injector 34. The holding period τ2 is the same as the basic injection time described above.

ここで、突入電流は、インジェクタ34のソレノイドコイルにデューティ比100%の駆動電圧を印加することによりソレノイドコイルに流れる電流をいう。一方、保持電流はインジェクタ34の開弁状態を保持するためにインジェクタ34のソレノイドコイルに流れる必要最小限の電流であり、ソレノイドコイルに印加される駆動電圧を所定のディーティ比(デューティ100%未満)でPWM制御することにより得られる。   Here, the inrush current refers to a current that flows through the solenoid coil by applying a driving voltage with a duty ratio of 100% to the solenoid coil of the injector 34. On the other hand, the holding current is the minimum necessary current that flows in the solenoid coil of the injector 34 in order to hold the valve open state of the injector 34, and the drive voltage applied to the solenoid coil is set to a predetermined duty ratio (less than 100% duty). It can be obtained by PWM control.

コントローラ70は、インジェクタ34を開弁するための突入電流を突入期間の間継続してインジェクタ34に通電するとともに、突入電流の通電により開弁した状態を保持するための保持電流を突入期間に続く保持期間の間継続してインジェクタ34に通電するための通電制御手段として機能する。   The controller 70 continuously applies an inrush current for opening the injector 34 to the injector 34 during the inrush period, and continues a holding current for maintaining the valve open state due to the energization of the inrush current to the inrush period. It functions as an energization control means for energizing the injector 34 continuously during the holding period.

インジェクタ34に閉固着故障が生じると、インジェクタ34の二次圧力が低下し始める。二次圧力の低下は、インジェクタ34の閉固着故障を示唆しているので、コントローラ70は、目標圧力と二次圧力との差圧(目標圧力−二次圧力)がΔt1の間継続してP1以上となったときに、復旧試行フラグをオンにし、インジェクタ34を正常な状態に復旧させるためのフェールセーフ処理を実施する。そして、コントローラ70は、目標圧力と二次圧力との差圧の絶対値がΔt2の間継続してP2以下となったときに、復旧試行フラグをオフにし、フェールセーフ処理の実施を停止する。   When a closed sticking failure occurs in the injector 34, the secondary pressure of the injector 34 begins to drop. Since the decrease in the secondary pressure indicates a closed stuck failure of the injector 34, the controller 70 continues to maintain the differential pressure between the target pressure and the secondary pressure (target pressure−secondary pressure) during Δt <b> 1. When this happens, the recovery trial flag is turned on, and fail-safe processing for restoring the injector 34 to a normal state is performed. Then, when the absolute value of the differential pressure between the target pressure and the secondary pressure continues to be equal to or less than P2 during Δt2, the controller 70 turns off the recovery trial flag and stops the failsafe process.

同図に示す例では、時刻t0では、インジェクタ34に閉固着故障が生じ、同時刻以降においてインジェクタ34の二次圧力が低下し始めている。そして、時刻t1のタイミングで目標圧力と二次圧力との差圧がP1以上となり、その状態がΔt1の間継続した後の時刻t2のタイミングで、復旧試行フラグはオフからオンになっている。更に、時刻t3のタイミングで目標圧力と二次圧力との差圧の絶対値はP2以下となり、その状態がΔt2の間継続した後の時刻t4のタイミングで、復旧試行フラグはオンからオフになっている。   In the example shown in the figure, at time t0, a closed sticking failure occurs in the injector 34, and the secondary pressure of the injector 34 starts to decrease after that time. Then, the differential pressure between the target pressure and the secondary pressure becomes equal to or higher than P1 at the timing of time t1, and the recovery trial flag is turned from OFF to ON at the timing of time t2 after the state continues for Δt1. Furthermore, the absolute value of the differential pressure between the target pressure and the secondary pressure becomes equal to or less than P2 at the timing of time t3, and the recovery trial flag turns from on to off at the timing of time t4 after the state continues for Δt2. ing.

尚、二次圧力センサ82は、インジェクタ34の閉固着故障を検出するための検出手段として機能する。   The secondary pressure sensor 82 functions as detection means for detecting a closed sticking failure of the injector 34.

コントローラ70は、復旧試行フラグがオンになると、総噴射時間τの全ての期間において、突入電流を流し、インジェクタ34の開弁を試みる。言い換えれば、保持期間τ2におけるPWM制御のディーティ比を100%とし、擬似的にτ=τ1とする通電制御を実施する。これにより、従来は一定値とされていた突入期間τ1を非常時には最大限度まで増大させることができるので、閉固着故障したインジェクタ34を正常な状態に復旧できる可能性を一層高めることができる。   When the recovery trial flag is turned on, the controller 70 attempts to open the injector 34 by supplying an inrush current during the entire injection time τ. In other words, energization control in which the duty ratio of PWM control in the holding period τ2 is set to 100% and τ = τ1 is performed in a pseudo manner. As a result, the entry period τ1, which has been set to a constant value in the past, can be increased to the maximum in an emergency, so that the possibility that the injector 34 that has closed and failed can be restored to a normal state can be further increased.

コントローラ70がリトライ(総噴射時間τの全ての期間において突入電流を流すことを指示する開弁指令の出力)を実施する周期(リトライ周期)は、INJ駆動許可フラグがオンになる期間(開弁を許可する期間)T1と、INJ駆動許可フラグがオフになる期間(開弁を不許可する期間)T2を含む。インジェクタ34への開弁指令は、リトライ周期中の期間T1に出力され、期間T2での開弁指令出力は禁止される。   A period (retry period) in which the controller 70 performs a retry (output of a valve opening command instructing to flow an inrush current in all periods of the total injection time τ) is a period in which the INJ drive permission flag is turned on (valve opening). And a period during which the INJ drive permission flag is turned off (a period during which valve opening is not permitted) T2. The valve opening command to the injector 34 is output in the period T1 during the retry cycle, and the valve opening command output in the period T2 is prohibited.

尚、閉固着故障したインジェクタ34を正常な状態に復旧させるためのリトライを何度も実施すると、インジェクタ34のソレノイドコイルが損傷する虞があるので、リトライを所定回数(例えば、10回)実施した時点で、通常制御に戻り、所定時間経過した後に再びリトライを実施するのが好ましい。   In addition, since the solenoid coil of the injector 34 may be damaged after many retries for restoring the injector 34 that has failed to be closed and closed to a normal state, the retry was performed a predetermined number of times (for example, 10 times). At this point, it is preferable to return to normal control and retry again after a predetermined time.

また、復旧試行フラグがオフの状態では、許容電流フラグはオンになり、電池運転に電流制限は課されない。一方、復旧試行フラグがオンの状態では、許容電流フラグはオフになり、電池運転に電流制限(例えば、出力電流=0A)が課される。電池運転に電流制限が課されている状態では、車両走行に要する電力や補機電力は、バッテリ62から供給される。   In addition, when the recovery trial flag is off, the allowable current flag is on and no current limitation is imposed on battery operation. On the other hand, when the recovery trial flag is on, the allowable current flag is off, and a current limit (for example, output current = 0 A) is imposed on battery operation. In a state where the current limit is imposed on the battery operation, the power required for vehicle travel and the auxiliary power are supplied from the battery 62.

ところで、排気弁38の開弁により、循環流路36内の燃料オフガスを排気すると、その排気量に応じてインジェクタ34の二次圧は一時的に低下するので、インジェクタ34が閉故障したものと誤判定する虞がある。そのため、排気弁38が開弁している期間と、排気弁38が閉弁してから所定時間(例えば、1秒)は、目標圧力と二次圧力との差圧がΔt1の間継続してP1以上となったとしも、復旧試行フラグをオンにしないように制御するのが好ましい。   By the way, when the fuel off-gas in the circulation flow path 36 is exhausted by opening the exhaust valve 38, the secondary pressure of the injector 34 temporarily decreases in accordance with the exhaust amount. There is a risk of misjudgment. Therefore, the differential pressure between the target pressure and the secondary pressure continues for Δt1 during the period when the exhaust valve 38 is open and for a predetermined time (for example, 1 second) after the exhaust valve 38 is closed. It is preferable to perform control so that the recovery trial flag is not turned on even if P1 or higher.

発明の実施形態を通じて説明された実施例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載の記載に限定されるものではない。   The examples described through the embodiments of the invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements, and the present invention is not limited to the description of the embodiments described above. Absent.

上述の実施形態では、突入期間τ1に加えて更に保持期間τ2の全部の間継続してインジェクタ34に突入電流を通電することを要旨とする制御ロジックを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、突入期間τ1に加えて更に保持期間τ2の一部の間継続してインジェクタ34に突入電流を通電することを要旨とする制御ロジックを採用してもよい。   In the above-described embodiment, the control logic having the gist of energizing the injector 34 continuously during the entire holding period τ2 in addition to the rush period τ1 is exemplified, but the present invention is limited to this. For example, it is possible to employ a control logic whose main point is to energize the injector 34 continuously during a part of the holding period τ2 in addition to the rush period τ1.

また上述の実施形態では、インジェクタ34のソレノイドコイルに印加される駆動電圧のデューティ比を制御することで、一つの電源で突入電流と保持電流のそれぞれを生成する構成を例示したが、突入電流通電用の電源と保持電流通電用の電源をそれぞれ備える構成を採用してもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the inrush current and the holding current are generated by one power source by controlling the duty ratio of the drive voltage applied to the solenoid coil of the injector 34 is exemplified. A configuration including a power supply for power supply and a power supply for energizing holding current may be employed.

また上述の実施形態では、燃料電池システム10を車載電源システムとして用いる利用形態を例示したが、燃料電池システム10の利用形態はこの例に限られるものではない。例えば、燃料電池システム10を燃料電池車両以外の移動体(ロボット、船舶、航空機等)の電力源として搭載してもよい。また、本実施形態に係わる燃料電池システム10を住宅やビル等の発電設備(定置用発電システム)として用いてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the usage form in which the fuel cell system 10 is used as the in-vehicle power supply system is illustrated, but the usage form of the fuel cell system 10 is not limited to this example. For example, the fuel cell system 10 may be mounted as a power source of a mobile body (robot, ship, aircraft, etc.) other than the fuel cell vehicle. Further, the fuel cell system 10 according to the present embodiment may be used as a power generation facility (stationary power generation system) such as a house or a building.

本実施形態に係わる燃料電池システムのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment. 本実施形態に係わるインジェクタ制御に係わる機能ブロック図である。It is a functional block diagram concerning the injector control concerning this embodiment. 本実施形態に係わるインジェクタ閉固着故障時のフェールセーフ処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the fail safe process at the time of the injector closed fixation failure concerning this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池システム 20…燃料電池スタック 30…燃料ガス配管系 31…燃料ガス供給源 32…遮断弁 33…レギュレータ 34…インジェクタ 35…燃料ガス供給流路 40…酸化ガス配管系 41…フィルタ 42…エアコンプレッサ 43…加湿器 44…酸化ガス供給流路 60…電力系 61…DC/DCコンバータ 62…バッテリ 63…トラクションインバータ 64…トラクションモータ 70…コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 20 ... Fuel cell stack 30 ... Fuel gas piping system 31 ... Fuel gas supply source 32 ... Shut-off valve 33 ... Regulator 34 ... Injector 35 ... Fuel gas supply flow path 40 ... Oxidizing gas piping system 41 ... Filter 42 ... Air compressor 43 ... Humidifier 44 ... Oxidizing gas supply flow path 60 ... Power system 61 ... DC / DC converter 62 ... Battery 63 ... Traction inverter 64 ... Traction motor 70 ... Controller

Claims (3)

燃料電池と、
反応ガス供給源から前記燃料電池へ供給される反応ガスの供給を制御する電磁駆動式開閉弁と、
前記電磁駆動式開閉弁の通電を制御する通電制御手段と、を備え、
前記通電制御手段は、前記電磁駆動式開閉弁を開弁するための突入電流を前記電磁駆動式開閉弁に通電する期間である突入期間の間継続して前記電磁駆動式開閉弁に通電するとともに、前記突入電流の通電により開弁した状態を保持するための保持電流を前記突入期間に続く期間である保持期間の間継続して前記電磁駆動式開閉弁に通電し、
前記通電制御手段は、前記電磁駆動式開閉弁の閉固着故障を検出すると、前記突入期間に加えて更に前記保持期間の全部又は一部の間継続して前記電磁駆動式開閉弁に前記突入電流を通電することにより前記電磁駆動式開閉弁の開弁を試行する、燃料電池システム。
A fuel cell;
An electromagnetically driven on-off valve for controlling the supply of the reaction gas supplied from the reaction gas supply source to the fuel cell;
An energization control means for controlling energization of the electromagnetically driven on-off valve,
The energization control means continuously energizes the electromagnetically driven on / off valve during an inrush period, which is a period of energizing the electromagnetically driven on / off valve with an inrush current for opening the electromagnetically driven on / off valve. Continually energizing the electromagnetically driven on-off valve for a holding period, which is a period following the rushing period, to hold a state opened by energization of the rushing current,
When the energization control unit detects a closed fixing failure of the electromagnetically driven on / off valve, the inrush current continues to the electromagnetically driven on / off valve continuously during all or part of the holding period in addition to the inrush period. A fuel cell system that attempts to open the electromagnetically driven on-off valve by energizing the valve.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記突入電流は、デューティ比100%の駆動電圧を前記電磁駆動式開閉弁に通電するときに流れる電流であり、前記保持電流は、PWM制御された駆動電圧を前記電磁駆動式開閉弁に通電するときに流れる電流である、燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1,
The inrush current is a current that flows when a drive voltage with a duty ratio of 100% is passed through the electromagnetically driven on / off valve, and the holding current is passed through a PWM controlled drive voltage to the electromagnetically driven on / off valve. A fuel cell system, which is the current that sometimes flows.
請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記電磁駆動式開閉弁は、インジェクタである、燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein
The fuel cell system, wherein the electromagnetically driven on-off valve is an injector.
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