JP5224080B2 - Fuel cell system and off-gas purge method - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の燃料供給系にガス量可変供給装置が設けられた燃料電池システムとオフガスパージ方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system in which a variable gas amount supply device is provided in a fuel supply system of a fuel cell, and an off-gas purge method.

現在、反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)の供給を受けて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが提案され、実用化されている。かかる燃料電池システムには、水素タンク等の燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池へと流すための燃料供給流路が設けられている。   Currently, a fuel cell system including a fuel cell that receives a supply of reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) and generates electric power has been proposed and put into practical use. Such a fuel cell system is provided with a fuel supply channel for flowing fuel gas supplied from a fuel supply source such as a hydrogen tank to the fuel cell.

そして、一般的には、燃料供給源からの燃料ガスの供給圧力がきわめて高い場合に、この供給圧力を一定の値まで低減させる調圧弁(レギュレータ)が燃料供給流路に設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−342386号公報
In general, when the supply pressure of the fuel gas from the fuel supply source is extremely high, a pressure regulating valve (regulator) that reduces the supply pressure to a certain value is provided in the fuel supply passage (for example, , See Patent Document 1).
JP 2004-342386 A

しかし、前記特許文献1に記載されているような調圧弁では、その構造上、燃料ガスの供給圧が固定されるため、運転状況に応じて燃料ガスの供給圧力を迅速に変化させることが困難である(すなわち応答性が低い)上に、目標圧力を多段階にわたって変化させるような高精度な調圧が不可能であった。   However, in the pressure regulating valve described in Patent Document 1, the supply pressure of the fuel gas is fixed due to its structure, so that it is difficult to quickly change the supply pressure of the fuel gas according to the operation state. (That is, the responsiveness is low), and high-precision pressure regulation that changes the target pressure in multiple stages is impossible.

また、燃料電池システムは、燃料電池から排出された燃料ガスのオフガスを再度燃料電池に供給して再利用し、オフガス内の燃料ガスの濃度が薄くなる(不純物濃度が濃くなる)とオフガスを大気中にパージするようになっており、このようなパージ時にはオフガスの逆流を防止できるような目標圧力値に制御する必要がある。しかしながら、調圧弁では高精度な調圧が困難であり、目標圧力値に冗長性をもたせざるを得なかった。   In addition, the fuel cell system supplies the fuel gas off-gas discharged from the fuel cell again to the fuel cell and reuses it. When the concentration of the fuel gas in the off-gas decreases (impurity concentration increases), the off-gas is released to the atmosphere. It is necessary to control to a target pressure value that can prevent backflow of off-gas during such purging. However, high-precision pressure adjustment is difficult with the pressure control valve, and redundancy has to be provided for the target pressure value.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の運転状態に応じて燃料ガスの供給圧力を適切に変化させることが可能であり、しかも燃料電池から排出されたオフガスを放出(パージ)する際の目標圧力値を最適化することが可能な燃料電池システムとオフガスパージ方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to appropriately change the supply pressure of the fuel gas in accordance with the operating state of the fuel cell, and to release the off-gas discharged from the fuel cell ( An object of the present invention is to provide a fuel cell system and an off-gas purging method capable of optimizing a target pressure value when purging.

前記目的を達成するには、燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池からのオフガスを排出する排出流路と、前記ガス量可変供給装置を駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、大気圧測定手段を備えるとともに、前記制御手段は、前記オフガスの放出時に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を前記大気圧測定手段の検出結果に基づいて制御する手法が考えられる。 Emissions to achieve the object, to discharge the fuel cell, a fuel supply passage to the fuel cell, the gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, the off-gas from the fuel cell and the flow path, and control means for driving and controlling the gas amount variable supply device, the fuel cell system equipped with, provided with a atmospheric pressure measuring means, the control means, the gas amount variable supply device upon release of the off-gas the target pressure value of it is thought that a method of controlling based on the detection result of the atmospheric pressure measuring means.

この場合において、前記排出流路は、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に接続され前記オフガスを大気中にパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、を備え、前記制御手段は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げるようにしてもよい。   In this case, the discharge flow path includes a circulation flow path for returning the off gas discharged from the fuel cell to the fuel supply flow path, and a purge path connected to the circulation flow path for purging the off gas to the atmosphere. A purge passage and a purge valve provided in the purge passage, and the control means may increase the target pressure value of the gas amount variable supply device before the purge valve is opened. .

かかる構成によれば、燃料電池の運転状態(燃料電池の発電量(電力、電流、電圧)、燃料電池の温度、燃料電池システムの異常状態、燃料電池本体の異常状態等)に応じてガス量可変供給装置の作動状態(弁体の開度(ガスの通過面積)、弁体の開放時間(ガスの噴射時間)等)を設定することができる。従って、燃料電池の運転状態に応じて燃料ガスの供給圧力を適切に変化させることができ、応答性を向上させることが可能となる。   According to this configuration, the amount of gas depends on the operating state of the fuel cell (power generation amount (power, current, voltage) of the fuel cell, temperature of the fuel cell, abnormal state of the fuel cell system, abnormal state of the fuel cell body, etc.). The operating state of the variable supply device (valve element opening (gas passage area), valve element opening time (gas injection time), etc.) can be set. Therefore, the supply pressure of the fuel gas can be appropriately changed according to the operating state of the fuel cell, and the responsiveness can be improved.

ガス量可変供給装置としては、例えば、燃料供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給するインジェクタや、可変レギュレータの採用が可能である。なお、「ガス状態」とは、ガスの状態(流量、圧力、温度、モル濃度等)を意味し、特にガス流量及びガス圧力の少なくとも一方を含む。   As the gas amount variable supply device, for example, an injector that adjusts the gas state on the upstream side of the fuel supply channel and supplies the gas state to the downstream side, or a variable regulator can be adopted. The “gas state” means a gas state (flow rate, pressure, temperature, molar concentration, etc.), and particularly includes at least one of a gas flow rate and a gas pressure.

しかも、パージ弁の開弁に関連してガス量可変供給装置の目標圧力値を大気圧測定手段の検出結果に基づいて制御するため、大気中への排出口の気圧変動想定分を上乗せした目標圧力値に設定しなくてもパージ弁前後の差圧が安定し、よって、より低い目標圧力値にできて、冗長性を減らすことができる。   Moreover, in order to control the target pressure value of the gas amount variable supply device in relation to the opening of the purge valve based on the detection result of the atmospheric pressure measuring means, the target is added with the estimated atmospheric pressure fluctuation of the outlet to the atmosphere. Even if the pressure value is not set, the differential pressure before and after the purge valve is stabilized, so that a lower target pressure value can be obtained and the redundancy can be reduced.

前記燃料電池システムにおいて、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げるものでもよい。   In the fuel cell system, the target pressure value of the gas amount variable supply device may be increased before the purge valve is opened.

かかる構成を採用すると、パージ弁前後の逆流やパージ量不足の招来を抑制しつつ、目標圧力値の冗長性を減らすことができる。   By adopting such a configuration, it is possible to reduce the redundancy of the target pressure value while suppressing the backflow before and after the purge valve and the insufficiency of the purge amount.

一方、本発明においては、燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置を駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させるものである。 On the other hand, Oite the present invention, a fuel cell, a fuel supply passage to the fuel cell, the gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, the off-gas discharged from the fuel cell the A circulation passage for returning to the fuel supply passage, a purge passage connected to the circulation passage for purging off-gas from the fuel cell, a purge valve provided in the purge passage, and the gas and control means for driving and controlling the amount variable supply device, the fuel cell system wherein the control means, the purge valve by increasing the target pressure value of the gas amount variable supply device before the opening of the purge valve The pressure on the upstream side is increased to the first target pressure value.

以上の構成によれば、燃料電池の運転状態(発電時の電流値や電圧値によって把握される運転状態、起動時の運転状態、間欠運転状態等)に応じてガス量可変供給装置の作動状態(ガス量可変供給装置の噴射流量や噴射時間)を設定することができる。従って、燃料電池の運転状態に応じて燃料ガスの供給圧力を適切に変化させることができ、応答性を向上させることが可能となる。また、パージ動作中のパージ弁前後の逆流やパージ量不足の招来を抑制することができる。   According to the above configuration, the operating state of the variable gas amount supply device according to the operating state of the fuel cell (the operating state grasped by the current value and voltage value during power generation, the operating state at startup, the intermittent operating state, etc.) (The injection flow rate and injection time of the gas amount variable supply device) can be set. Therefore, the supply pressure of the fuel gas can be appropriately changed according to the operating state of the fuel cell, and the responsiveness can be improved. Further, it is possible to suppress the backflow before and after the purge valve during the purge operation and the insufficiency of the purge amount.

前記制御手段は更に、前記燃料電池への要求出力が所定の閾値よりも大である場合には、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を、前記第1の目標圧力値よりも小さい第2の目標圧力値まで上昇させるものである The control unit further increases the target pressure value of the variable gas amount supply device before opening the purge valve when the required output to the fuel cell is larger than a predetermined threshold value. the pressure upstream of the valve, in which is increased to the second target pressure value smaller than the first target pressure value.

かかる構成を採用すると、燃料電池への出力要求が大となり、燃料ガスの消費量が大となったときには、パージ弁よりも上流側の圧力を、第1の目標圧力値よりも小さい第2の目標圧力値まで上昇させるため、目標圧力値に達せずに開弁できない事象を緩和できる。   When such a configuration is adopted, when the output demand to the fuel cell becomes large and the consumption amount of the fuel gas becomes large, the pressure upstream of the purge valve is set to the second pressure smaller than the first target pressure value. Since the pressure is increased to the target pressure value, an event that the valve cannot be opened without reaching the target pressure value can be mitigated.

また、本発明に係る他の燃料電池システムとしては、燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に設けられたポンプと、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置及び前記ポンプを駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させるものであり、かつ、前記パージ弁よりも上流側の圧力の上昇中には、前記ポンプの回転数フィードバック制御を中止するものでもよい。 Another fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell, a fuel supply channel to the fuel cell, a gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, and a discharge from the fuel cell. A circulation channel for returning the generated off-gas to the fuel supply channel, a pump provided in the circulation channel, and a purge channel connected to the circulation channel for purging off-gas from the fuel cell And a purge valve provided in the purge flow path, and a control means for driving and controlling the gas amount variable supply device and the pump, wherein the control means opens the purge valve. The pressure upstream of the purge valve is raised to the first target pressure value by raising the target pressure value of the gas amount variable supply device before, and the pressure upstream of the purge valve During the rise It may be one that stops the rotational speed feedback control of the pump.

かかる構成を採用すると、ポンプでの無駄な電力消費を抑えることができ、燃料消費率の向上を図ることができる。   By adopting such a configuration, it is possible to suppress wasteful power consumption in the pump and improve the fuel consumption rate.

本発明に係る燃料電池システムのオフガスパージ方法は燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置を駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムのオフガスパージ方法であって、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させる工程を備えるものである。 An off-gas purging method for a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell, a fuel supply channel to the fuel cell, a gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, and an exhaust gas from the fuel cell. A circulation passage for returning the off-gas to the fuel supply passage, a purge passage connected to the circulation passage for purging off-gas from the fuel cell, and a purge valve provided in the purge passage And an off-gas purge method for a fuel cell system, wherein the target pressure value of the variable gas amount supply device is increased before the purge valve is opened. Thus, a step of increasing the pressure upstream of the purge valve to the first target pressure value is provided.

この工程に加えて、前記燃料電池への要求出力が所定の閾値よりも大である場合は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を前記第1の目標圧力値よりも小さい第2の目標圧力値まで上昇させる工程も備える。In addition to this step, when the required output to the fuel cell is larger than a predetermined threshold value, the purge valve is increased by raising the target pressure value of the gas amount variable supply device before the purge valve is opened. A step of increasing the pressure upstream of the first target pressure value to a second target pressure value smaller than the first target pressure value.

また、本発明に係る他の燃料電池システムのオフガスパージ方法は、燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に設けられたポンプと、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置及び前記ポンプを駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムのオフガスパージ方法であって、前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させる工程を備え、前記パージ弁よりも上流側の圧力の上昇中は、前記ポンプの回転数フィードバック制御を中止するものである。 Further, an off-gas purge method for another fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell, a fuel supply channel to the fuel cell, a gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, and the fuel. A circulation passage for returning off-gas discharged from the battery to the fuel supply passage; a pump provided in the circulation passage; and a purge passage connected to the circulation passage for purging off-gas from the fuel cell. a purge flow path, a said the purge flow path provided with a purge valve, the off gas purging process of the fuel cell system and a control means for driving and controlling the gas amount variable supply device and the pump, the gas A step of increasing the pressure upstream of the purge valve to a first target pressure value by increasing a target pressure value of the variable amount supply device, and during the rise of the pressure upstream of the purge valve, Pong It is intended to cancel the rotational speed feedback control.

以上の構成を採用すると、オフガスパージ中のパージ弁前後の差圧を安定させることが可能となり、目標圧力値の冗長性を減らすことができる。   Employing the above configuration makes it possible to stabilize the differential pressure before and after the purge valve during off-gas purge, and reduce the redundancy of the target pressure value.

本発明によれば、燃料電池の運転状態に応じて燃料ガスの供給圧力を適切に変化させることが可能になることはもとより、燃料電池から排出されたオフガスを放出(パージ)する際の目標圧力値の冗長性を減らして燃料電池システムの効率向上を図ることができる。   According to the present invention, the supply pressure of the fuel gas can be appropriately changed according to the operating state of the fuel cell, and the target pressure when the off gas discharged from the fuel cell is released (purged). The efficiency of the fuel cell system can be improved by reducing the redundancy of values.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る燃料電池システム1について説明する。以下の説明においては、本発明を燃料電池車両(移動体)の車載発電システムに適用した例について説明することとする。 Hereinafter, a fuel cell system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description , an example in which the present invention is applied to an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (moving body) will be described.

まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1の構成について説明する。 First, with reference to FIG. 1, the configuration of the fuel cell system 1 according to Kazumi facilities embodiment of the present invention.

料電池システム1は、図1に示すように、反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて電力を発生する燃料電池10を備えるとともに、燃料電池10に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系2、燃料電池10に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系3、システム全体を統合制御する制御装置(制御手段)4等を備えている。 Fuel cell system 1, as shown in FIG. 1, the supply provided with a fuel cell 10 which generates electric power by being supplied with reaction gas (oxidation gas and fuel gas) to the fuel cell 10 the air as the oxidizing gas The system includes an oxidizing gas piping system 2, a hydrogen gas piping system 3 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell 10, and a control device (control means) 4 for integrated control of the entire system.

燃料電池10は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池10により発生した電力は、PCU(Power Control Unit)11に供給される。PCU11は、燃料電池10とトラクションモータ12との間に配置されるインバータやDC‐DCコンバータ等を備えている。また、燃料電池10には、発電中の電流を検出する電流センサ13が取り付けられている。   The fuel cell 10 has a stack structure in which a required number of unit cells that generate power upon receiving a reaction gas are stacked. The electric power generated by the fuel cell 10 is supplied to a PCU (Power Control Unit) 11. The PCU 11 includes an inverter, a DC-DC converter, and the like that are disposed between the fuel cell 10 and the traction motor 12. Further, the fuel cell 10 is provided with a current sensor 13 for detecting a current during power generation.

酸化ガス配管系2は、加湿器20により加湿された酸化ガス(空気)を燃料電池10に供給する空気供給流路21と、燃料電池10から排出された酸化オフガスを加湿器20に導く空気排出流路22と、加湿器20から外部に酸化オフガスを導くための排気流路23と、を備えている。空気供給流路21には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器20に圧送するエアコンプレッサ24が設けられている。   The oxidant gas piping system 2 includes an air supply passage 21 that supplies the oxidant gas (air) humidified by the humidifier 20 to the fuel cell 10, and an air exhaust that guides the oxidant off-gas discharged from the fuel cell 10 to the humidifier 20. A flow path 22 and an exhaust flow path 23 for guiding the oxidizing off gas from the humidifier 20 to the outside are provided. The air supply passage 21 is provided with an air compressor 24 that takes in the oxidizing gas in the atmosphere and pumps it to the humidifier 20.

水素ガス配管系3は、高圧(例えば70MPa)の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク30と、水素タンク30の水素ガスを燃料電池10に供給するための燃料供給流路としての水素供給流路31と、燃料電池10から排出された水素オフガスを水素供給流路31に戻すための循環流路32と、を備えている。なお、水素タンク30に代えて、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、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。   The hydrogen gas piping system 3 includes a hydrogen tank 30 as a fuel supply source storing high-pressure (for example, 70 MPa) hydrogen gas, and hydrogen as a fuel supply passage for supplying the hydrogen gas from the hydrogen tank 30 to the fuel cell 10. A supply flow path 31 and a circulation flow path 32 for returning the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 10 to the hydrogen supply flow path 31 are provided. Instead of the hydrogen tank 30, a reformer that generates a hydrogen-rich reformed gas from a hydrocarbon-based fuel, a high-pressure gas tank that stores the reformed gas generated by the reformer in a high-pressure state, and Can also be employed as a fuel supply source. A tank having a hydrogen storage alloy may be employed as a fuel supply source.

水素供給流路31には、水素タンク30からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁33と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ34と、インジェクタ(ガス量可変供給装置)35と、が設けられている。また、インジェクタ35の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力及び温度を検出する一次側圧力センサ41及び温度センサ42が設けられている。また、インジェクタ35の下流側であって水素供給流路31と循環流路32との合流部の上流側には、水素供給流路31内の水素ガスの圧力を検出する二次側圧力センサ(圧力検出手段)43が設けられている。   The hydrogen supply channel 31 includes a shut-off valve 33 that shuts off or allows the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30, a regulator 34 that adjusts the pressure of the hydrogen gas, and an injector (variable gas amount supply device) 35. Is provided. A primary pressure sensor 41 and a temperature sensor 42 that detect the pressure and temperature of the hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 31 are provided on the upstream side of the injector 35. Further, on the downstream side of the injector 35 and upstream of the junction between the hydrogen supply flow path 31 and the circulation flow path 32, a secondary pressure sensor (for detecting the pressure of hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 31) ( Pressure detecting means) 43 is provided.

レギュレータ34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34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 34 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 34. 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.

本実施形態においては、図1に示すように、インジェクタ35の上流側にレギュレータ34を2個配置することにより、インジェクタ35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35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。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the upstream pressure of the injector 35 can be effectively reduced by arranging two regulators 34 on the upstream side of the injector 35. 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 35 can be increased.

また、インジェクタ35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35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35の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ35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35の応答性の低下を抑制することができる。   In addition, since the upstream pressure of the injector 35 can be reduced, it is possible to prevent the valve body of the injector 35 from becoming difficult to move due to an increase in the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the injector 35. be able to. Accordingly, it is possible to widen the adjustable pressure width of the downstream pressure of the injector 35 and to suppress a decrease in responsiveness of the injector 35.

インジェクタ35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の開閉弁である。インジェクタ35は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向(気体流れ方向)に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体と、を備えている。   The injector 35 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 35 includes a valve seat having an injection hole for injecting gaseous fuel such as hydrogen gas, a nozzle body for supplying and guiding the gaseous fuel to the injection hole, and an axial direction (gas flow direction) with respect to the nozzle body. And a valve body that is movably accommodated and opens and closes the injection hole.

本実施形態においては、インジェクタ35の弁体は電磁駆動装置であるソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積を2段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御装置4から出力される制御信号によってインジェクタ35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、水素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35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 this embodiment, the valve body of the injector 35 is driven by a solenoid that is an electromagnetic drive device, and the opening area of the injection hole is made two or more stages by turning on and off the pulsed excitation current supplied to the solenoid. It can be switched. The gas injection time and gas injection timing of the injector 35 are controlled by a control signal output from the control device 4, whereby the flow rate and pressure of hydrogen gas are controlled with high accuracy. The injector 35 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35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35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10側)に供給されるガス流量(又は水素モル濃度)を調整する。   Injector 35 changes the opening area (opening) and the opening time of the valve body provided in the gas flow path of injector 35 in order to supply the required gas flow rate downstream thereof, thereby reducing the downstream flow rate. The gas flow rate (or hydrogen molar concentration) supplied to the side (fuel cell 10 side) is adjusted.

なお、インジェクタ35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35下流に供給されるガス圧力がインジェクタ35上流のガス圧力より減圧されるため、インジェクタ35を調圧弁(減圧弁、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35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(可変レギュレータ)と解釈することもできる。   Since the gas flow rate is adjusted by opening and closing the valve body of the injector 35 and the gas pressure supplied downstream of the injector 35 is reduced from the gas pressure upstream of the injector 35, the injector 35 is controlled by a pressure regulating valve (pressure reducing valve, regulator). ). Further, in the present embodiment, a variable pressure control valve capable of changing the pressure adjustment amount (pressure reduction amount) of the upstream gas pressure of the injector 35 so as to match the required pressure within a predetermined pressure range in accordance with the gas requirement. (Variable regulator).

以上のとおり、本実施形態のインジェクタ35は、水素供給流路31における最も下流側の減圧装置であって、流量調整弁及び可変調圧弁として機能するものであり、これらの機能によりストイキ比や背圧を制御する。   As described above, the injector 35 of the present embodiment is the pressure-reducing device on the most downstream side in the hydrogen supply flow path 31, and functions as a flow rate adjustment valve and a variable pressure control valve. Control the pressure.

なお、上記構成においては、水素供給流路31と循環流路32との合流部より上流側にインジェクタ35を配置している。また、燃料供給源として複数の水素タンク30を採用する場合には、各水素タンク30から供給される水素ガスが合流する部分(水素ガス合流部)よりも下流側にインジェクタ35を配置するようにする。 In the above-described configuration , the injector 35 is disposed upstream of the junction between the hydrogen supply channel 31 and the circulation channel 32. Further, when a plurality of hydrogen tanks 30 are employed as the fuel supply source, the injector 35 is disposed downstream of the portion where the hydrogen gas supplied from each hydrogen tank 30 merges (hydrogen gas merge portion). To do.

循環流路32には、気液分離器36及び排気排水弁(パージ弁)37を介して、排出流路(パージ流路)38が接続されている。気液分離器36は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁37は、制御装置4からの指令によって作動することにより、気液分離器36で回収した水分と、循環流路32内の不純物を含む水素オフガスと、を外部に排出(パージ)するものである。   A discharge channel (purge channel) 38 is connected to the circulation channel 32 via a gas-liquid separator 36 and an exhaust drain valve (purge valve) 37. The gas-liquid separator 36 collects moisture from the hydrogen off gas. The exhaust / drain valve 37 operates according to a command from the control device 4 to discharge (purge) the moisture collected by the gas-liquid separator 36 and the hydrogen off-gas containing impurities in the circulation flow path 32 to the outside. Is.

また、循環流路32には、循環流路32内の水素オフガスを加圧して水素供給流路31側へ送り出す水素ポンプ(ポンプ)39が設けられている。なお、排気排水弁37及び排出流路38を介して排出される水素オフガスは、希釈器40によって希釈されて排気流路23内の酸化オフガスと合流するようになっている。排気排水弁37と希釈器40との間の排出流路38には、排出流路38内の圧力を検出する排出流路圧力センサ(大気圧測定手段)44が設けられている。   In addition, the circulation channel 32 is provided with a hydrogen pump (pump) 39 that pressurizes the hydrogen off-gas in the circulation channel 32 and sends it to the hydrogen supply channel 31 side. The hydrogen off-gas discharged through the exhaust / drain valve 37 and the discharge passage 38 is diluted by the diluter 40 and merges with the oxidizing off-gas in the exhaust passage 23. A discharge flow path pressure sensor (atmospheric pressure measuring means) 44 that detects the pressure in the discharge flow path 38 is provided in the discharge flow path 38 between the exhaust drain valve 37 and the diluter 40.

排出流路38は排気排水弁37の開弁時には圧力が大気圧に対し変動するが、排気排水弁37の閉弁後所定時間が経過すると大気圧となり、よって、排出流路圧力センサ44は大気圧を検出することができる。なお、上記した二次側圧力センサ43は、水素供給流路31内の水素ガスの圧力を検出する、つまり排気排水弁37よりも上流側の圧力を検出するものとなる。   The pressure of the discharge flow path 38 fluctuates with respect to the atmospheric pressure when the exhaust drainage valve 37 is opened. However, when the predetermined time elapses after the exhaust drainage valve 37 is closed, the pressure becomes the atmospheric pressure. Barometric pressure can be detected. The secondary pressure sensor 43 described above detects the pressure of hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 31, that is, detects the pressure upstream of the exhaust / drain valve 37.

制御装置4は、車両に設けられた加速操作装置(アクセル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えばトラクションモータ12等の負荷装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。   The control device 4 detects an operation amount of an acceleration operation device (accelerator or the like) provided in the vehicle, receives control information such as an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a load device such as the traction motor 12), Control the operation of various devices in the system.

なお、負荷装置とは、トラクションモータ12のほかに、燃料電池10を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ24、水素ポンプ39、冷却ポンプのモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等を含む電力消費装置を総称したものである。   In addition to the traction motor 12, the load device is an auxiliary device (for example, a compressor 24, a hydrogen pump 39, a cooling pump motor, or the like) necessary for operating the fuel cell 10, and various types of vehicles involved in traveling of the vehicle. It is a collective term for power consumption devices including actuators used in devices (transmissions, wheel control devices, steering devices, suspension devices, etc.), occupant space air conditioners (air conditioners), lighting, audio, and the like.

制御装置4は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、CPU、ROM、RAM、HDD、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ROMに記録された各種制御プログラムをCPUが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現されるようになっている。   The control device 4 is configured by a computer system (not shown). Such a computer system includes a CPU, ROM, RAM, HDD, input / output interface, display, and the like, and various control operations are realized by the CPU reading and executing various control programs recorded in the ROM. It is like that.

具体的には、制御装置4は、図2に示すように、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、燃料電池10で消費される水素ガスの流量(以下「水素消費量」という)を算出する(燃料消費量算出機能:B1)。上記構成においては、燃料電池10の電流値と水素消費量との関係を表す特定の演算式を用いて、制御装置4の演算周期毎に水素消費量を算出して更新することとしている。 Specifically, as shown in FIG. 2, the control device 4 is consumed by the fuel cell 10 based on the operating state of the fuel cell 10 (current value during power generation of the fuel cell 10 detected by the current sensor 13). The flow rate of hydrogen gas (hereinafter referred to as “hydrogen consumption”) is calculated (fuel consumption calculation function: B1). In the above configuration , the hydrogen consumption is calculated and updated for each calculation cycle of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the current value of the fuel cell 10 and the hydrogen consumption.

また、制御装置4は、燃料電池10の運転状態(電流センサ13で検出した燃料電池10の発電時の電流値)に基づいて、燃料電池10に供給される水素ガスのインジェクタ35下流側における目標圧力値を算出する(目標圧力値算出機能:B2)。上記構成においては、燃料電池10の電流値と目標圧力値との関係を表す特定の目標圧力マップを用いて、制御装置4の演算周期毎に目標圧力値を算出して更新することとしている。 Further, the control device 4 determines the target of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 on the downstream side of the injector 35 based on the operation state of the fuel cell 10 (current value at the time of power generation detected by the current sensor 13). A pressure value is calculated (target pressure value calculation function: B2). In the above configuration , the target pressure value is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using a specific target pressure map that represents the relationship between the current value of the fuel cell 10 and the target pressure value.

また、制御装置4は、算出した目標圧力値と、二次側圧力センサ43で検出したインジェクタ35下流側の検出圧力値と、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水素消費量に加算される水素ガス流量(圧力差低減補正流量)である。上記構成においては、PI制御等の目標追従型制御則を用いて、制御装置4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。 Further, the control device 4 calculates a feedback correction flow rate based on the deviation between the calculated target pressure value and the detected pressure value downstream of the injector 35 detected by the secondary pressure sensor 43 (feedback correction flow rate calculation function). : B3). The feedback correction flow rate is a hydrogen gas flow rate (pressure difference reduction correction flow rate) added to the hydrogen consumption in order to reduce the deviation between the target pressure value and the detected pressure value. In the above configuration , the feedback correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using a target tracking control law such as PI control.

また、制御装置4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水素ガス流量の変動分(圧力差対応補正流量)である。上記構成においては、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、制御装置4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。 Moreover, the control apparatus 4 calculates the feedforward correction | amendment flow volume corresponding to the deviation of the target pressure value calculated last time and the target pressure value calculated this time (feedforward correction | amendment flow volume calculation function: B4). The feedforward correction flow rate is a fluctuation amount of the hydrogen gas flow rate (pressure difference corresponding correction flow rate) caused by the fluctuation of the target pressure value. In the above configuration , the feedforward correction flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the deviation of the target pressure value and the feedforward correction flow rate.

また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(一次側圧力センサ41で検出した水素ガスの圧力及び温度センサ42で検出した水素ガスの温度)に基づいてインジェクタ35の上流の静的流量を算出する(静的流量算出機能:B5)。上記構成においては、インジェクタ35の上流側の水素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、制御装置4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。 Further, the control device 4 determines the static flow rate upstream of the injector 35 based on the gas state upstream of the injector 35 (hydrogen gas pressure detected by the primary pressure sensor 41 and hydrogen gas temperature detected by the temperature sensor 42). (Static flow rate calculation function: B5). In the above configuration , the static flow rate is calculated and updated every calculation cycle of the control device 4 using a specific calculation formula representing the relationship between the pressure and temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35 and the static flow rate. To do.

また、制御装置4は、インジェクタ35の上流のガス状態(水素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35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35が制御装置4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。上記構成においては、インジェクタ35の上流側の水素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、制御装置4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。 Further, the control device 4 calculates the invalid injection time of the injector 35 based on the gas state upstream of the injector 35 (pressure and temperature of hydrogen gas) and the applied voltage (invalid injection time calculation function: B6). Here, the invalid injection time means the time required from when the injector 35 receives a control signal from the control device 4 until the actual injection is started. In the above configuration , the invalid injection time is calculated for each calculation cycle of the control device 4 using a specific map representing the relationship between the pressure and temperature of the hydrogen gas upstream of the injector 35, the applied voltage, and the invalid injection time. To update.

また、制御装置4は、水素消費量と、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35の噴射流量を算出する(噴射流量算出機能:B7)。そして、制御装置4は、インジェクタ35の噴射流量を静的流量で除した値にインジェクタ35の駆動周期を乗じることにより、インジェクタ35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35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35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。制御装置4により駆動周期は例えば一定の値に設定される。   Further, the control device 4 calculates the injection flow rate of the injector 35 by adding the hydrogen consumption amount, the feedback correction flow rate, and the feedforward correction flow rate (injection flow rate calculation function: B7). Then, the control device 4 calculates the basic injection time of the injector 35 by multiplying the value obtained by dividing the injection flow rate of the injector 35 by the static flow rate by the drive cycle of the injector 35, and the basic injection time and the invalid injection time. Are added to calculate the total injection time of the injector 35 (total injection time calculation function: B8). Here, the drive cycle means a stepped (on / off) waveform cycle representing the open / close state of the injection hole of the injector 35. The drive period is set to a constant value by the control device 4, for example.

そして、制御装置4は、以上の手順を経て算出したインジェクタ35の総噴射時間を実現させるための制御信号を出力することにより、インジェクタ35のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御して、燃料電池10に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。   And the control apparatus 4 controls the gas injection time and gas injection timing of the injector 35 by outputting the control signal for implement | achieving the total injection time of the injector 35 computed through the above procedure, and fuel cell The flow rate and pressure of the hydrogen gas supplied to 10 are adjusted.

燃料電池システム1の通常運転時においては、水素タンク30から水素ガスが水素供給流路31を介して燃料電池10の燃料極に供給されるとともに、加湿調整された空気が空気供給流路21を介して燃料電池10の酸化極に供給されることにより、発電が行われる。この際、燃料電池10から引き出すべき電力(出力要求)が制御装置4で演算され、その発電量に応じた量の水素ガス及び空気が燃料電池10内に供給されるようになっている。上記構成においては、このような通常運転時において燃料電池10に供給される水素ガスの圧力を高精度に制御する。 During normal operation of the fuel cell system 1, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 30 to the fuel electrode of the fuel cell 10 through the hydrogen supply channel 31, and the air that has been subjected to humidification adjustment passes through the air supply channel 21. Then, power is generated by being supplied to the oxidation electrode of the fuel cell 10. At this time, the power (output request) to be drawn from the fuel cell 10 is calculated by the control device 4, and hydrogen gas and air in amounts corresponding to the amount of power generation are supplied into the fuel cell 10. In the above configuration , the pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 during such normal operation is controlled with high accuracy.

ここで、燃料電池システム1では、燃料電池10から排出された水素オフガスに残存する水素ガスを有効利用するために、水素オフガスを水素ポンプ39によって水素供給流路31へ戻すようになっているが、水素オフガスの循環が繰り返されて燃料極側の水素ガスの不純物濃度が増すことによるセル電圧の低下を防止するため、適宜のタイミングで制御装置4が排気排水弁37を開いて水素オフガスを外部(大気中)に排出するパージ処理を行う。   Here, in the fuel cell system 1, the hydrogen off gas is returned to the hydrogen supply channel 31 by the hydrogen pump 39 in order to effectively use the hydrogen gas remaining in the hydrogen off gas discharged from the fuel cell 10. In order to prevent a decrease in the cell voltage due to an increase in the impurity concentration of the hydrogen gas on the fuel electrode side due to repeated circulation of the hydrogen off gas, the control device 4 opens the exhaust drain valve 37 at an appropriate timing to remove the hydrogen off gas from the outside. A purge process is performed to discharge (in the atmosphere).

制御装置4は、予め設定された所定時間経過毎にこのパージ処理を実行することになるが、その一制御例では、図3に示すように、このパージ処理の開始タイミングになると(ステップSA1)、まず、目標圧力マップをそれまでの通常運転時用の目標圧力マップからパージ用の目標圧力マップに変更する(ステップSA2)。ここで、このパージ処理の開始タイミングは実際に排気排水弁37を開弁させる予定のタイミングよりも予め設定された所定時間前とされている。 The control device 4 executes the purge process every time a preset predetermined time elapses. In one control example , as shown in FIG. 3, when the start timing of the purge process is reached (step SA1). First, the target pressure map is changed from the target pressure map for normal operation to the target pressure map for purge (step SA2). Here, the start timing of the purge process is set to a predetermined time before the timing at which the exhaust / drain valve 37 is actually scheduled to be opened.

パージ用の目標圧力マップに変更後、制御装置4は、排出流路圧力センサ44で大気圧を検出し、検出した大気圧からパージ用の目標圧力マップに基づいて目標圧力値を読み出して、この検出した大気圧に応じた目標圧力値と同じ圧力値が二次側圧力センサ43で検出されるようにインジェクタ35を制御する。このパージ用の目標圧力マップは、大気圧に対して、逆流を生じることなくオフガスを排出させることができる必要最小限の目標圧力が設定されている。   After changing to the purge target pressure map, the control device 4 detects the atmospheric pressure with the discharge flow path pressure sensor 44, reads the target pressure value from the detected atmospheric pressure based on the purge target pressure map, The injector 35 is controlled so that the secondary pressure sensor 43 detects the same pressure value as the target pressure value corresponding to the detected atmospheric pressure. In the target pressure map for purging, a minimum target pressure that can discharge off-gas without causing a backflow with respect to the atmospheric pressure is set.

そして、二次側圧力センサ43で目標圧力値と同じ圧力値が検出されると(ステップSA3)、制御装置4は、閉弁状態にあった排気排水弁37を予め設定された所定時間開弁させた後に閉弁させる(ステップSA4)。そして、制御装置4は、目標圧力マップをパージ用の目標圧力マップから通常運転時用の目標圧力マップに変更する(ステップSA5)。   When the secondary pressure sensor 43 detects the same pressure value as the target pressure value (step SA3), the control device 4 opens the exhaust / drain valve 37 that has been closed for a predetermined time. Then, the valve is closed (step SA4). Then, the control device 4 changes the target pressure map from the purge target pressure map to the target pressure map for normal operation (step SA5).

以上に述べた燃料電池システム1によれば、燃料電池10の運転状態(発電時の電流値や電圧値によって把握される運転状態、起動時の運転状態、間欠運転状態等)に応じてインジェクタ35の作動状態(インジェクタ35の噴射流量や噴射時間)を設定することができる。従って、燃料電池10の運転状態に応じて水素ガスの供給圧力を適切に変化させることができ、応答性を向上させることが可能となる。 According to fuel cell system 1 described above, the operation state of the fuel cell 10 (the operating condition to be grasped by a current value or a voltage value at the time of power generation, start-up operating state, an intermittent operation state, etc.) in accordance with the injector The operating state of 35 (the injection flow rate and the injection time of the injector 35) can be set. Accordingly, the supply pressure of hydrogen gas can be appropriately changed according to the operating state of the fuel cell 10, and the responsiveness can be improved.

しかも、排気排水弁37の開弁に関連してインジェクタ35の目標圧力値を大気圧の検出結果に基づいて制御するため、大気中への排出口の気圧変動想定分を上乗せした目標調圧値に設定しなくても排気排水弁37前後の差圧が安定し、よって、より低い目標圧力値にできて、冗長性を減らすことができる。その結果、クロスリークを低減できて効率を向上できると共に、排気排水弁37を小型化できて軽量化が図れるとともに耐凍結作動性を向上できる。   Moreover, in order to control the target pressure value of the injector 35 based on the detection result of the atmospheric pressure in relation to the opening of the exhaust / drain valve 37, the target pressure regulation value added with the estimated amount of atmospheric pressure fluctuation at the discharge port to the atmosphere. Even if it is not set to, the differential pressure before and after the exhaust / drain valve 37 is stabilized, so that a lower target pressure value can be obtained and the redundancy can be reduced. As a result, cross leak can be reduced and efficiency can be improved, and the exhaust / drain valve 37 can be reduced in size and weight can be reduced, and freeze resistance can be improved.

つまり、従来は、図4にX1で示す低いときの大気圧から図4にX2で示す高いときの大気圧までの間で大気圧が変動するため、この大気圧の変動分Y1を上乗せし、さらに、二次側圧力センサ43等の誤差分Y2を上乗せした圧力線X3に対し、パージ必要差圧Y3を加算した圧力線X4に基づいて目標圧力値を設定する必要があった。   That is, conventionally, since the atmospheric pressure fluctuates from the low atmospheric pressure indicated by X1 in FIG. 4 to the high atmospheric pressure indicated by X2 in FIG. 4, this amount of fluctuation Y1 of the atmospheric pressure is added, Furthermore, it is necessary to set the target pressure value based on the pressure line X4 obtained by adding the required differential pressure Y3 to the pressure line X3 on which the error Y2 of the secondary side pressure sensor 43 and the like is added.

これに対し、燃料電池システム1の上記制御例によれば、大気圧を検出して目標圧力値を設定するため、大気圧の変動分の上乗せをする必要が無く、検出された大気圧に対し二次側圧力センサ43等の誤差分を上乗せしてそれにパージ必要差圧を加算した目標圧力値を設定すれば良いため、図4に破線X5で示すように、実際の大気圧に対する差圧が最小限の圧力線に基づいて目標圧力値にできる。このような精度の高い制御もインジェクタ35を用いることで可能となる。 On the other hand, according to the above control example of the fuel cell system 1 , since the atmospheric pressure is detected and the target pressure value is set, there is no need to add an amount corresponding to the fluctuation of the atmospheric pressure. Since a target pressure value obtained by adding an error amount of the secondary side pressure sensor 43 and the like and adding a necessary differential pressure to the purge may be set, as shown by a broken line X5 in FIG. The target pressure value can be set based on the minimum pressure line. Such highly accurate control is also possible by using the injector 35.

なお、制御装置4が、排気排水弁37の開弁前にインジェクタ35の目標調圧値を上記したパージ用の目標圧力マップによる目標圧力値に対し所定値上げるようにしても良く、このように制御することで、排気排水弁37の開弁前に応答性良く排気排水弁37の上流側の圧力を上げることができる。   The control device 4 may increase the target pressure regulation value of the injector 35 by a predetermined value with respect to the target pressure value based on the purge target pressure map before the exhaust / drain valve 37 is opened. By controlling, the pressure on the upstream side of the exhaust / drain valve 37 can be increased with high responsiveness before the exhaust / drain valve 37 is opened.

次に、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム1について上記制御例に対する相違部分を中心に説明する。 Next, the fuel cell system 1 according to Kazumi facilities embodiment of the present invention will be described, centering on differences with respect to the control example.

本実施形態では、上記制御例に対しパージ処理時の制御装置4の制御内容が相違している。つまり、実施形態において、制御装置4は、図5に示すように、通常運転時には、通常運転時用の目標圧力マップに基づいて目標圧力値L1に設定することになり(ステップSB1)、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力がこの目標圧力値L1になるようにインジェクタ35の制御を行う。 In the present embodiment, the control content of the control device 4 during the purge process is different from the above control example . That is, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the control device 4 sets the target pressure value L1 based on the target pressure map for normal operation (step SB1) during normal operation. The injector 35 is controlled so that the pressure upstream of the exhaust / drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 becomes the target pressure value L1.

そして、排気排水弁37の開弁直前の所定のタイミングになると(ステップSB2)、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力を、目標圧力値L1よりも高い第1の目標圧力値L2に設定する(ステップSB3)。つまり、インジェクタ35の目標圧力値を目標圧力値L2とし、この目標圧力値L2が二次側圧力センサ43で検出されるようにインジェクタ35を制御する。そして、制御装置4は、排気排水弁37を予め設定された所定時間開弁させた後に閉弁させる(ステップSB4)。   When the predetermined timing immediately before the exhaust drain valve 37 is opened (step SB2), the pressure upstream of the exhaust drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 is higher than the target pressure value L1. The first target pressure value L2 is set (step SB3). That is, the target pressure value of the injector 35 is set as the target pressure value L2, and the injector 35 is controlled so that the target pressure value L2 is detected by the secondary pressure sensor 43. Then, the control device 4 opens the exhaust / drain valve 37 after being opened for a predetermined time (step SB4).

以上に述べた実施形態の燃料電池システム1によれば、排気排水弁37の開弁直前に排気排水弁37よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値L2まで応答性良く上昇させることができる。 According to the fuel cell system 1 of the present embodiment described above, the pressure on the upstream side of the exhaust / drain valve 37 is increased to the first target pressure value L2 with high responsiveness immediately before the exhaust / drain valve 37 is opened. Can do.

ここで、実施形態において、図6に示すように、ステップSB3とステップSB4との間に、ステップSB3で、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力の目標圧力値を、第1の目標圧力値L2に設定した後、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1がこの第1の目標圧力値L2になったこと(ステップSB3−1)および予め設定された所定時間経過時点毎の排気排水弁37の開弁タイミングを過ぎていること(ステップSB3−2)を条件として、ステップSB4にて、排気排水弁37を開弁させるようにしても良い(以上、変形例1)。 Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the pressure on the upstream side of the exhaust drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 in step SB3 is between step SB3 and step SB4. After setting the target pressure value to the first target pressure value L2, the pressure value P1 detected by the secondary pressure sensor 43 becomes the first target pressure value L2 (step SB3-1) and The exhaust drainage valve 37 may be opened in step SB4 on the condition that the opening timing of the exhaust drainage valve 37 for each predetermined time has passed (step SB3-2). Good (modified example 1).

この変形例1のように、パージ処理時に、排気排水弁37よりも上流側の圧力値P1が第1の目標圧力値L2になるのを待ち、且つ排気排水弁37の開弁タイミングの経過後に排気排水弁37を開弁するようにすれば、燃料電池10において生じるクロスリークや燃料電池システム1外へのアウトリークの増大に対する補正が可能となり、逆流等の誤開弁を防止できることになる。   As in the first modification, the purge process waits until the pressure value P1 on the upstream side of the exhaust / drain valve 37 becomes the first target pressure value L2, and after the opening timing of the exhaust / drain valve 37 elapses. If the exhaust / drain valve 37 is opened, it is possible to correct cross leaks occurring in the fuel cell 10 and an increase in out leakage to the outside of the fuel cell system 1, thereby preventing erroneous opening such as backflow.

また、実施形態において、図7に示すように、ステップSB3とステップSB4との間に、ステップSB3で、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力値P1の目標圧力値を第1の目標圧力値L2に設定した後、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1がこの第1の目標圧力値L2になったこと(ステップSB3−1)および予め設定された所定時間経過時点毎に設定される排気排水弁37の開弁タイミングを経過していること(ステップSB3−2)を条件として、ステップSB4にて、排気排水弁37を開弁させる場合に、ステップSB3−1で、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1が第1の目標圧力値L2にならない場合に、待ち時間W1を判断ごとにΔTずつ加算して所定の上限時間まで待ち(ステップSB3−1−1,SB3−1−2)、待ち時間が所定の上限時間になると、二次側圧力センサ43で第1の目標圧力値L2よりも予め設定された所定値高い仮の目標値が検出されるようにインジェクタ35を制御するようにしてもよい(ステップSB3−1−3)。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the pressure value P1 upstream from the exhaust drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 in step SB3 between step SB3 and step SB4. After the target pressure value is set to the first target pressure value L2, the pressure value P1 detected by the secondary pressure sensor 43 becomes the first target pressure value L2 (step SB3-1) and The exhaust drainage valve 37 is opened in step SB4 on the condition that the opening timing of the exhaust drainage valve 37 set every predetermined time has elapsed (step SB3-2). In this case, when the pressure value P1 detected by the secondary pressure sensor 43 does not become the first target pressure value L2 in step SB3-1, the waiting time W1 is added by ΔT for each determination, and a predetermined upper limit is set. Time (Step SB3-1-1, SB3-1-2), and when the waiting time reaches a predetermined upper limit time, the secondary pressure sensor 43 is higher than the first target pressure value L2 by a predetermined value. The injector 35 may be controlled so that the temporary target value is detected (step SB3-1-3).

つまり、所定の待ち時間待っても二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1が第1の目標圧力値L2にならない場合には、インジェクタ35を第1の目標圧力値L2よりも高い仮の目標値が得られるように制御することで、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1が第1の目標圧力値L2になるように強制的に制御を行う。   That is, if the pressure value P1 detected by the secondary pressure sensor 43 does not become the first target pressure value L2 even after waiting for a predetermined waiting time, the injector 35 is temporarily set higher than the first target pressure value L2. By controlling so as to obtain the target value, the control is forcibly performed so that the pressure value P1 detected by the secondary side pressure sensor 43 becomes the first target pressure value L2.

ただし、この場合も、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1が第1の目標圧力値L2になった後(ステップSB3−1)、予め設定された所定時間経過時点毎の排気排水弁37の開弁タイミングを過ぎていること(ステップSB3−2)を条件として、ステップSB4にて、排気排水弁37を開弁させる(以上、変形例2)。   However, also in this case, after the pressure value P1 detected by the secondary side pressure sensor 43 becomes the first target pressure value L2 (step SB3-1), the exhaust water drainage at every predetermined time point set in advance. On the condition that the valve opening timing of the valve 37 has passed (step SB3-2), the exhaust / drain valve 37 is opened in step SB4 (modified example 2).

この変形例2のように制御すれば、燃料電池10において生じるクロスリークや燃料電池システム1外へのアウトリークの増大によって起こり得る、二次側圧力センサ43で検出される圧力値P1が第1の目標圧力値L2にならない状況に対する補正が可能となり、可能な限り開弁タイミングを守ることができる。   If the control is performed as in the second modification, the pressure value P1 detected by the secondary pressure sensor 43, which may occur due to cross leak occurring in the fuel cell 10 or increase in out leak to the outside of the fuel cell system 1, is first. The situation where the target pressure value L2 is not reached can be corrected, and the valve opening timing can be kept as much as possible.

さらに、実施形態の各変形例1,2において、図8に示すように、ステップSB2とステップSB3との間に、ステップSB2で、排気排水弁37の開弁直前の所定のタイミングになると、燃料電池10への出力要求が予め設定された所定の閾値以下であるか所定の閾値より大であるかを判定し(ステップSB2−1)、燃料電池10への出力要求が予め設定された所定の閾値以下の場合には、ステップSB3に進み、燃料電池10への出力要求が予め設定された所定の閾値より大となった場合には、加速要求等があって水素を消費するため、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力値P1を、通常制御時の目標圧力値L1よりも高く第1の目標圧力値L2よりも低い第2の目標圧力値L3に設定するようにしてもよい(ステップSB2−2)。 Furthermore, in each of the first and second modifications of the present embodiment, as shown in FIG. 8, when the predetermined timing immediately before the exhaust drainage valve 37 is opened in step SB2 between step SB2 and step SB3, It is determined whether the output request to the fuel cell 10 is equal to or less than a predetermined threshold value set in advance (step SB2-1), and the output request to the fuel cell 10 is set to a predetermined value set in advance. If the output request to the fuel cell 10 becomes larger than a predetermined threshold value set in advance, there is an acceleration request or the like and hydrogen is consumed. A pressure value P1 upstream of the exhaust / drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 is set to a second target pressure value that is higher than the target pressure value L1 during normal control and lower than the first target pressure value L2. Set to L3 Which may be (step SB2-2).

つまり、燃料電池10への出力要求が予め設定された所定の閾値以下の場合は、変形例1,2と同様に制御し、燃料電池10への出力要求が予め設定された所定の閾値より大となった場合には、インジェクタ35の目標圧力値を目標圧力値L3とし、この目標圧力値L3が二次側圧力センサ43で検出されるようにインジェクタ35を制御して、二次側圧力センサ43の圧力値P1がこの目標圧力値L3になると(ステップSB3−1’)、予め設定された所定時間経過時点毎の排気排水弁37の開弁タイミングを過ぎていること(ステップSB3−2)を条件として、ステップSB4にて、排気排水弁37を開弁させる。   That is, when the output request to the fuel cell 10 is less than or equal to a predetermined threshold value, control is performed in the same manner as in the first and second modifications, and the output request to the fuel cell 10 is greater than the predetermined threshold value set in advance. In this case, the target pressure value of the injector 35 is set to the target pressure value L3, and the injector 35 is controlled so that the target pressure value L3 is detected by the secondary pressure sensor 43, and the secondary pressure sensor When the pressure value P1 of 43 becomes the target pressure value L3 (step SB3-1 ′), the valve opening timing of the exhaust / drain valve 37 at every preset predetermined time has passed (step SB3-2). As a condition, the exhaust / drain valve 37 is opened in step SB4.

なお、図8では、ステップSB3−1’の判断がNOである場合、変形例1と同様に、ステップSB3−1’を繰り返すようにしたが、ステップSB3−1’の判断がNOである場合、変形例2のステップSB3−1−1,SB3−1−2あるいはステップSB3−1−1,SB3−1−3を実行してステップSB3−1’に戻るようにしても良い(以上、変形例3)。   In FIG. 8, when the determination at step SB3-1 ′ is NO, step SB3-1 ′ is repeated as in Modification 1, but when the determination at step SB3-1 ′ is NO. , Step SB3-1-1, SB3-1-2 or Step SB3-1-1, SB3-1-3 of Modification 2 may be executed to return to Step SB3-1 ′ (as described above, Example 3).

加速時等の出力要求が高い場合は、水素消費量が増えるため、圧力増加速度が遅くなるが、この変形例3のように制御すれば、低い目標圧力値L3で開弁させるため、いつまでも排気排水弁37を開弁できない事象を緩和できる。   If the output demand is high, such as during acceleration, the hydrogen consumption will increase and the pressure increase rate will slow down. However, if controlled as in this modified example 3, the valve will open at a low target pressure value L3, and the exhaust will be exhausted forever. The event that the drain valve 37 cannot be opened can be alleviated.

ここで、制御装置4は、上記したパージ処理の最中に、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力の上昇中には、水素ポンプ39の回転数フィードバック制御を中止するようにしてもよい。あるいは、二次側圧力センサ43で検出される排気排水弁37よりも上流側の圧力の上昇中には、水素ポンプ39への電力投入を中止するようにしてもよい。 Here, the control unit 4, during the purge process as described above, so that the rise in pressure upstream of the exhaust drainage valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43, the rotational speed of the hydrogen pump 39 The feedback control may be stopped. Alternatively, the power supply to the hydrogen pump 39 may be stopped while the pressure upstream of the exhaust / drain valve 37 detected by the secondary pressure sensor 43 is increasing.

このように制御すれば、水素ポンプ39での無駄な電力消費を抑えることができ、燃料消費率の向上を図ることができる。   By controlling in this way, wasteful power consumption in the hydrogen pump 39 can be suppressed, and the fuel consumption rate can be improved.

つまり、上記したパージ処理で排気排水弁37よりも上流側の圧力が上昇すると、圧力変化が生じ、排気排水弁37を開弁すると、流量および水素ポンプ39の吸入圧力が減り、さらに排気排水弁37を閉弁すると、流量および水素ポンプ39の吸入圧力が増えることになり、加えて、パージ処理終了後に通常処理に戻ると、圧力変化が生じることになる。   That is, when the pressure on the upstream side of the exhaust / drain valve 37 increases in the purge process described above, a pressure change occurs. When the exhaust / drain valve 37 is opened, the flow rate and the suction pressure of the hydrogen pump 39 are reduced, and the exhaust / drain valve is further reduced. When the valve 37 is closed, the flow rate and the suction pressure of the hydrogen pump 39 are increased. In addition, when the normal process is resumed after the purge process is completed, a pressure change occurs.

このような状況では、水素ポンプ39の負荷が大きく変動するため、水素ポンプ39の回転数フィードバック制御では電力をより多く消費してしまうことになるが、パージ処理を行えばストイキ比が増加するので、燃料電池10は安定運転が可能であることから、水素ポンプ39の回転数フィードバック制御を中止し、あるいは水素ポンプ39への電力投入を中止することにより、電力消費を抑えることができる。   In such a situation, since the load of the hydrogen pump 39 fluctuates greatly, the rotation speed feedback control of the hydrogen pump 39 consumes more power, but the purge process increases the stoichiometric ratio. Since the fuel cell 10 can be stably operated, power consumption can be suppressed by stopping the rotational speed feedback control of the hydrogen pump 39 or by stopping the power supply to the hydrogen pump 39.

また、制御装置4は、通常運転時用の目標圧力マップとして、高圧側の目標圧力マップから低圧側の目標圧力マップまで、複数段階のマップを設けておき、上記したパージ処理の終了直後は、最も低圧側の目標圧力マップを使用して制御を行い、時間とともに、段階的に高圧側の目標圧力マップに持ち替えて制御を行っても良い(以上、変形例4)。 Further, the control unit 4, as the target pressure map for ordinary operation, the target pressure map of the high-pressure side to the target pressure map of the low-pressure side, may be provided a map of the plurality of stages, immediately after the purge process described above is Alternatively, the control may be performed using the target pressure map on the lowest pressure side, and the control may be performed by gradually changing to the target pressure map on the high pressure side over time (modified example 4).

つまり、パージ処理の直後は、水素濃度が高いので、図9にZ1で示すように圧力が低くても安定的に運転できる一方、運転時間の経過とともに水素濃度が低くなるため、図9にZ2,Z3,Z4で示すように、段階的に高圧側の目標圧力マップに持ち替えて圧力を上げることで、常に安定的に運転できるようになる。このように制御すれば、圧力を必要最小限にできるためクロスリークを抑えることができ、発電効率を向上させることができる。   That is, immediately after the purge process, the hydrogen concentration is high, so that stable operation is possible even when the pressure is low as indicated by Z1 in FIG. 9, while the hydrogen concentration decreases as the operating time elapses. , Z3, and Z4, it is possible to always stably operate by changing the pressure to the target pressure map on the high pressure side and increasing the pressure step by step. By controlling in this way, the pressure can be minimized, so that cross leakage can be suppressed and power generation efficiency can be improved.

さらに、排気排水弁37で先に水を排出させてから水素オフガスを排出させるのが好ましいため、制御装置4は、排出のための圧力を低い圧力から段階的に高くするように制御するようにしても良い。 Further, since preferably from previously drained of water in exhaust drainage valve 37 for discharging the hydrogen off-gas, the control device 4 to control so as to stepwise increase from low pressure pressure for discharging Anyway.

なお、以上の説明においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)に本発明に係る燃料電池システムを搭載することもできる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。 In the above description , an example in which the fuel cell system according to the present invention is mounted on a fuel cell vehicle has been shown. A battery system can also be installed. Further, the fuel cell system according to the present invention may be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for a building (house, building, etc.).

また、「大気」は、大気圧の影響を受ける所定の空間であってもよい。例えば、排気流路23上に設けられた希釈器40や水素処理器等の水素濃度低減手段を含むと解釈してもよい。 The “atmosphere” may be a predetermined space that is affected by atmospheric pressure. For example, it may be interpreted as including a hydrogen concentration reducing means such as a diluter 40 or a hydrogen treatment device provided on the exhaust flow path 23.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 図1に示した燃料電池システムの制御装置の制御態様を説明するための制御ブロック図である。It is a control block diagram for demonstrating the control aspect of the control apparatus of the fuel cell system shown in FIG. 料電池システムのパージ処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for explaining the purge processing of fuel cell systems. 燃料電池システムのパージ処理の圧力値を説明するための特性線図である。It is a characteristic diagram for demonstrating the pressure value of the purge process of a fuel cell system. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのパージ処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the purge process of the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのパージ処理の変形例1を説明するためのフローチャートである。Is a flow chart for explaining a first modification of the purging process of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのパージ処理の変形例2を説明するためのフローチャートである。Is a flow chart for explaining a second modification of the purging process of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのパージ処理の変形例3を説明するためのフローチャートである。Is a flow chart for explaining a third modification of the purging process of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池システムのパージ処理後の制御を説明するための特性線図である。It is a characteristic diagram for demonstrating control after the purge process of the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention.

1…燃料電池システム、4…制御装置(制御手段)、10…燃料電池、31…水素供給流路(燃料供給流路)、32…循環流路、35…インジェクタ(ガス量可変供給装置)、37…排気排水弁(パージ弁)、38…排出流路(パージ流路)、39…水素ポンプ(ポンプ)、44…排出流路圧力センサ(大気圧測定手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 4 ... Control apparatus (control means), 10 ... Fuel cell, 31 ... Hydrogen supply flow path (fuel supply flow path), 32 ... Circulation flow path, 35 ... Injector (gas amount variable supply apparatus), 37: exhaust drain valve (purge valve), 38: discharge channel (purge channel), 39: hydrogen pump (pump), 44: discharge channel pressure sensor (atmospheric pressure measuring means).

Claims (2)

燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置を駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させるものであり、かつ、前記燃料電池への要求出力が所定の閾値よりも大である場合は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を前記第1の目標圧力値よりも小さい第2の目標圧力値まで上昇させるものである燃料電池システム。
A fuel cell, a fuel supply channel to the fuel cell, a gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, and a circulation for returning off-gas discharged from the fuel cell to the fuel supply channel A flow path, a purge flow path connected to the circulation flow path for purging off-gas from the fuel cell, a purge valve provided in the purge flow path, and a control for driving and controlling the gas amount variable supply device A fuel cell system comprising:
The control means raises the pressure upstream of the purge valve to a first target pressure value by increasing the target pressure value of the gas amount variable supply device before the purge valve is opened, When the required output to the fuel cell is larger than a predetermined threshold value, the target pressure value of the gas amount variable supply device is increased before the purge valve is opened, so that the upstream side of the purge valve. Is increased to a second target pressure value smaller than the first target pressure value.
燃料電池と、該燃料電池への燃料供給流路と、該燃料供給流路に設けられたガス量可変供給装置と、前記燃料電池から排出されたオフガスを前記燃料供給流路に戻すための循環流路と、前記循環流路に接続され前記燃料電池からのオフガスをパージするためのパージ流路と、該パージ流路に設けられたパージ弁と、前記ガス量可変供給装置を駆動制御する制御手段と、を備えた燃料電池システムのオフガスパージ方法であって、
前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を第1の目標圧力値まで上昇させる工程と、
前記燃料電池への要求出力が所定の閾値よりも大である場合は、前記パージ弁の開弁前に前記ガス量可変供給装置の目標圧力値を上げることで前記パージ弁よりも上流側の圧力を前記第1の目標圧力値よりも小さい第2の目標圧力値まで上昇させる工程と、
を備える燃料電池システムのオフガスパージ方法。
A fuel cell, a fuel supply channel to the fuel cell, a gas amount variable supply device provided in the fuel supply channel, and a circulation for returning off-gas discharged from the fuel cell to the fuel supply channel A flow path, a purge flow path connected to the circulation flow path for purging off-gas from the fuel cell, a purge valve provided in the purge flow path, and a control for driving and controlling the gas amount variable supply device And an off-gas purging method for a fuel cell system comprising:
Increasing the pressure upstream of the purge valve to a first target pressure value by increasing the target pressure value of the gas amount variable supply device before opening the purge valve;
When the required output to the fuel cell is larger than a predetermined threshold, the pressure on the upstream side of the purge valve is increased by increasing the target pressure value of the gas amount variable supply device before the purge valve is opened. Increasing to a second target pressure value smaller than the first target pressure value;
An off-gas purge method for a fuel cell system.
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