JP5772682B2 - Fuel cell system and control method thereof - Google Patents

Fuel cell system and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5772682B2
JP5772682B2 JP2012080367A JP2012080367A JP5772682B2 JP 5772682 B2 JP5772682 B2 JP 5772682B2 JP 2012080367 A JP2012080367 A JP 2012080367A JP 2012080367 A JP2012080367 A JP 2012080367A JP 5772682 B2 JP5772682 B2 JP 5772682B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
fuel cell
measurement
determination threshold
timing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012080367A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013211163A (en
Inventor
朋宏 小川
朋宏 小川
荒木 康
康 荒木
濱田 仁
仁 濱田
竹内 弘明
弘明 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012080367A priority Critical patent/JP5772682B2/en
Publication of JP2013211163A publication Critical patent/JP2013211163A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5772682B2 publication Critical patent/JP5772682B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

この発明は、燃料電池に関し、特に、低温での燃料電池の起動性を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a technique for improving the startability of a fuel cell at a low temperature.

固体高分子形燃料電池(以下、単に「燃料電池」とも呼ぶ)は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜におけるプロトンの移動を利用して発電を行う。そのため、燃料電池の運転中には、電解質膜が適切な湿潤状態となるように、燃料電池内部が湿潤状態に保持されることが好ましい。しかし、燃料電池の運転停止後に、燃料電池の内部に多量の水分が残留していると、氷点下などの低温環境下で燃料電池を起動する際に、その水分が凍結してしまい、燃料電池の起動性が低下してしまう場合があった。こうした問題に対して、これまで、燃料電池の運転終了時に、燃料電池内部を掃気(「パージ」とも呼ぶ)することにより、燃料電池内部の水分量を低減させる技術などが提案されてきた(下記特許文献1等)。   A polymer electrolyte fuel cell (hereinafter, also simply referred to as “fuel cell”) generates electric power by utilizing proton movement in an electrolyte membrane that exhibits good proton conductivity in a wet state. Therefore, during operation of the fuel cell, it is preferable that the inside of the fuel cell be maintained in a wet state so that the electrolyte membrane is in an appropriate wet state. However, if a large amount of water remains inside the fuel cell after the fuel cell is stopped, the water freezes when the fuel cell is started under a low temperature environment such as below freezing point. In some cases, the start-up performance deteriorates. In order to solve such a problem, a technique for reducing the amount of water in the fuel cell by scavenging the inside of the fuel cell (also referred to as “purge”) at the end of the operation of the fuel cell has been proposed so far (see below). Patent Document 1).

特開2010−113827号公報JP 2010-113827 A 特開2011−204447号公報JP 2011-204447 A 特開2010−153067号公報JP 2010-153067 A 特開2004−22198号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-22198

しかし、これまでの掃気処理では、燃料電池内部の水分を十分に排出させることができていなかった。また、温度測定による闇電流については、十分に考慮されていなかった。なお、車両のイグニションキーがオフにされている期間に流れる電流を一般に「闇電流」(「暗電流」とも呼ぶ。)と呼んでいる。   However, the scavenging treatment so far has not been able to sufficiently drain the water inside the fuel cell. Moreover, the dark current by temperature measurement was not fully considered. Note that a current that flows during a period in which the ignition key of the vehicle is turned off is generally called “dark current” (also referred to as “dark current”).

本発明は、運転終了後に、燃料電池の温度測定が頻繁に行われることによる闇電流の増加を抑制しつつ、燃料電池内部に残留する水分量を効率的に排出して凍結を抑制し、低温起動時における燃料電池の起動性を向上させることを目的とする。   The present invention suppresses freezing by efficiently discharging the amount of water remaining inside the fuel cell while suppressing an increase in dark current due to frequent measurement of the temperature of the fuel cell after the operation is completed. It aims at improving the startability of the fuel cell at the time of start-up.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池システムの運転停止の指示を受けた後に、前記燃料電池の内部のガス流路にパージガスを供給可能なガス供給部と、外気温を表す第1の温度を測定する第1の温度測定部と、前記燃料電池の温度、または、前記パージガスが流れる部位の温度を表す第2の温度を測定する第2の温度測定部と、前記ガス供給部を制御して、前記パージガスによる掃気処理を実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池が運転の停止の指示を受けた後に、第1の測定周期で前記第1と第2の温度を測定し、第1の測定タイミングで測定したときの前記第2の温度が判定閾値よりも低い場合には、前記パージガスによる掃気処理を実行させ、前記第2の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記第1と第2の温度とを用いて、次の測定タイミングにおける前記第2の温度を予測し、前記制御部が予測した温度が、前記判定閾値よりも低い場合には、前記次の測定タイミングにおける第2の温度が前記判定閾値となるように、前記次の測定タイミングまでの周期を前記第1の測定周期よりも短くする。この形態によれば、次の測定で第2の温度が判定閾値より低くなりそうな場合には、前記次の測定タイミングにおける第2の温度が前記判定閾値となるように、次の測定までの周期を第1の測定周期よりも短くするので、水の氷結を抑制することができる。また、全体として温度測定の回数を抑えられるので、闇電流の増加を抑制できる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples. According to one aspect of the present invention, a fuel cell system is provided. The fuel cell system includes a fuel cell, a gas supply unit capable of supplying a purge gas to a gas flow path inside the fuel cell after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell system, and a first representing an outside air temperature. A first temperature measuring unit for measuring the temperature of the fuel cell, a second temperature measuring unit for measuring a second temperature representing a temperature of the fuel cell or a temperature of a portion through which the purge gas flows, and the gas supply unit. And a control unit that performs a scavenging process using the purge gas, and the control unit receives the first and second measurement cycles in a first measurement period after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell. When the second temperature when measured at the first measurement timing is lower than the determination threshold value, the scavenging process with the purge gas is executed, and the second temperature is equal to or higher than the determination threshold value. In the case of 1 and the second temperature are used to predict the second temperature at the next measurement timing, and when the temperature predicted by the control unit is lower than the determination threshold, the next measurement timing is The period until the next measurement timing is made shorter than the first measurement period so that the second temperature becomes the determination threshold. According to this aspect, when the second temperature is likely to be lower than the determination threshold in the next measurement, the second measurement is performed until the next measurement so that the second temperature at the next measurement timing becomes the determination threshold. Since the cycle is shorter than the first measurement cycle, icing of water can be suppressed. Further, since the number of temperature measurements can be suppressed as a whole, an increase in dark current can be suppressed.

[適用例1]
燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池システムの運転停止の指示を受けた後に、前記燃料電池の内部のガス流路にパージガスを供給可能なガス供給部と、外気温を表す第1の温度を測定する第1の温度測定部と、前記燃料電池の温度、または、前記パージガスが流れる部位の温度を表す第2の温度を測定する第2の温度測定部と、前記ガス供給部を制御して、前記パージガスによる掃気処理を実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池が運転の停止の指示を受けた後に、第1の測定周期で前記第1と第2の温度を測定し、第1の測定タイミングで測定したときの前記第2の温度が判定閾値よりも低い場合には、前記パージガスによる掃気処理を実行させ、前記第2の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記第1と第2の温度とを用いて、次の測定タイミングにおける前記第2の温度を予測し、前記制御部が予測した温度が、前記判定閾値よりも低い場合には、次の測定タイミングまでの周期を前記第1の測定周期よりも短くする、燃料電池システム。
この適用例によれば、次の測定で第2の温度が判定閾値より低くなりそうな場合には、次の測定までの周期を第1の測定周期よりも短くするので、水の氷結を抑制することができる。また、第2の温度が判定閾値よりも低い温度で掃気処理出来るので、燃料電池の内部の水分の大部を結露させて、効率的に燃料電池の内部の水分を吹き飛ばすことが出来、燃料電池の起動性を向上させることができる。さらに、全体として温度測定の回数を抑えられるので、闇電流の増加を抑制できる。
[Application Example 1]
A fuel cell system comprising: a fuel cell; a gas supply unit capable of supplying purge gas to a gas flow path inside the fuel cell after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell system; A first temperature measuring unit that measures the temperature of the first temperature, a second temperature measuring unit that measures a temperature of the fuel cell, or a second temperature that represents a temperature of a portion through which the purge gas flows, and the gas supply unit And a control unit that executes a scavenging process using the purge gas, and the control unit receives the first and second measurement cycles in a first measurement period after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell. When the second temperature measured at the first measurement timing is lower than the determination threshold value, the scavenging process using the purge gas is executed, and the second temperature is determined to be the determination threshold value. In the above case, before The first temperature and the second temperature are used to predict the second temperature at the next measurement timing, and when the temperature predicted by the control unit is lower than the determination threshold, the next measurement timing is reached. The fuel cell system is configured such that the period is shorter than the first measurement period.
According to this application example, when the second temperature is likely to be lower than the determination threshold value in the next measurement, the period until the next measurement is made shorter than the first measurement period, so that water freezing is suppressed. can do. Further, since the scavenging process can be performed at a temperature at which the second temperature is lower than the determination threshold value, most of the moisture inside the fuel cell can be condensed, and the moisture inside the fuel cell can be efficiently blown away. Can be improved. Furthermore, since the number of temperature measurements can be suppressed as a whole, an increase in dark current can be suppressed.

[適用例2]
適用例1に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記第2の温度が前記判定閾値となるまでの期間を算出し、前記期間を第2の測定周期とし、前記第1の測定タイミングから前記第2の測定周期後の第2の測定タイミングで、前記第1と第2の温度を測定し、前記第2の測定タイミングで測定した前記第2の温度が前記判定閾値よりも低い場合には、前記パージガスによる掃気処理を実行させる、燃料電池システム。
この適用例によれば、第2の温度が判定閾値となる期間を算出して第1、第2の温度を測定するので、第1と第2の温度の測定タイミングが適正となり、測定回数を減らすことで、燃料電池の闇電流の増加を抑制できる。
[Application Example 2]
In the fuel cell system according to Application Example 1, the control unit calculates a period until the second temperature becomes the determination threshold, sets the period as a second measurement period, and sets the first measurement timing. When the first and second temperatures are measured at the second measurement timing after the second measurement cycle, and the second temperature measured at the second measurement timing is lower than the determination threshold value A fuel cell system that performs a scavenging process with the purge gas.
According to this application example, the first and second temperatures are measured by calculating the period during which the second temperature becomes the determination threshold, so that the measurement timing of the first and second temperatures is appropriate, and the number of times of measurement is determined. By reducing, the increase in the dark current of the fuel cell can be suppressed.

[適用例3]
適用例2に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記第1の測定周期より短い第3の測定周期よりも前記第2の測定周期が短い場合には、前記第3の測定周期を前記第2の測定周期として、前記第2の測定タイミングを定める、燃料電池システム。
この適用例によれば、第2の周期が第3の周期よりも短い場合には燃料電池の温度はほとんど低下しないと想定されるため、測定回数が増えて闇電流が増える虞がある。従って、この適用例では、次の測定タイミングを算出された第2の周期があらかじめ定められた第3の周期よりも短い場合には、次の測定周期を第3の周期とし、測定回数増加による闇電流の増加を抑制するものである。
[Application Example 3]
In the fuel cell system according to Application Example 2, when the second measurement period is shorter than the third measurement period shorter than the first measurement period, the control unit sets the third measurement period. A fuel cell system that defines the second measurement timing as the second measurement cycle.
According to this application example, when the second period is shorter than the third period, it is assumed that the temperature of the fuel cell hardly decreases, so that the number of measurements increases and the dark current may increase. Therefore, in this application example, when the second period from which the next measurement timing is calculated is shorter than the predetermined third period, the next measurement period is set as the third period, and the number of measurements is increased. It suppresses the increase in dark current.

[適用例4]
適用例2または3に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記第2の測定タイミングで測定した前記第2の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記第2の測定タイミングの次の前記第1と第2の温度の測定を、前記第2の測定タイミングの直前の測定タイミングから前記第1の測定周期の経過後に行う、燃料電池システム。
第2の測定周期における測定の後の次の測定を第2の測定周期後とすると、測定周期が短くなり、測定回数が増えて闇電流が増える虞がある。一方、第2の測定周期における測定タイミングを起点として第1の周期後を測定タイミングとすると、その間に第2の温度が氷点下となる虞がある。そのため、本適用例では、第2の測定周期における測定の後の次の測定を、第2の測定周期の直前にした測定から、第1の測定周期の経過後に行うこととするものである。
[Application Example 4]
In the fuel cell system according to Application Example 2 or 3, when the second temperature measured at the second measurement timing is equal to or higher than the determination threshold, the control unit follows the second measurement timing. The fuel cell system, wherein the first and second temperatures are measured after a lapse of the first measurement period from a measurement timing immediately before the second measurement timing.
If the next measurement after the measurement in the second measurement cycle is after the second measurement cycle, the measurement cycle is shortened, the number of measurements is increased, and the dark current may be increased. On the other hand, if the measurement timing in the second measurement cycle is the starting point and the measurement timing is after the first cycle, the second temperature may fall below freezing point during that time. Therefore, in this application example, the next measurement after the measurement in the second measurement cycle is performed after the first measurement cycle elapses from the measurement performed immediately before the second measurement cycle.

[適用例5]
適用例1〜4のいずれか一つの適用例に記載の燃料電池システムにおいて、任意の測定タイミングで測定された前記第1の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記制御部は、次の前記第1と第2の温度の測定を、当該測定タイミングから前記第1の測定周期の経過後に行う、燃料電池システム。
第1の温度が判定閾値以上の場合に、第2の温度が判定閾値より低くなることは考えにくい。そのため、本適用例では、測定周期を第1の測定周期とすることで、測定回数を減らし、闇電流の増加を抑制することとした。
[Application Example 5]
In the fuel cell system according to any one of the application examples 1 to 4, when the first temperature measured at an arbitrary measurement timing is equal to or higher than the determination threshold, the control unit The fuel cell system, wherein the first and second temperatures are measured after the first measurement period has elapsed from the measurement timing.
It is unlikely that the second temperature is lower than the determination threshold when the first temperature is equal to or higher than the determination threshold. Therefore, in this application example, the measurement cycle is set to the first measurement cycle, thereby reducing the number of measurements and suppressing the increase in dark current.

[適用例6]
燃料電池システムの制御方法であって、(1)前記燃料電池システムの運転停止の指示を受けた後に、第1の測定周期で、外気温を表す第1の温度を測定し、前記燃料電池の温度を表す第2の温度と、を測定する工程と、(2)第1の測定タイミングで測定したときの前記第2の温度が判定閾値よりも低い場合には、パージガスによる掃気処理を実行させる工程と、(3)前記第2の温度が判定閾値以上の場合には、前記第1と第2の温度とを用いて、次の測定タイミングにおける前記第2の温度を予測する工程と、(4)前記制御部が予測した温度が、前記判定閾値よりも低い場合には、次の測定タイミングまでの周期を前記第1の測定周期よりも短くする工程と、を備える、燃料電池システムの制御方法。
この適用例によれば、次の測定で第2の温度が判定閾値より低くなりそうな場合には、次の測定までの周期を第1の測定周期よりも短くするので、水の氷結を抑制することができる。また、第2の温度が判定閾値よりも低い温度で掃気処理出来るので、燃料電池の内部の水分の大部を結露させて、効率的に燃料電池の内部の水分を吹き飛ばすことが出来、燃料電池の起動性を向上させることができる。さらに、全体として温度測定の回数を抑えられるので、闇電流の増加を抑制できる。
[Application Example 6]
A control method for a fuel cell system, wherein (1) after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell system, a first temperature representing an outside air temperature is measured at a first measurement cycle, and the fuel cell system A step of measuring a second temperature representing the temperature; and (2) if the second temperature measured at the first measurement timing is lower than the determination threshold value, a scavenging process using a purge gas is executed. And (3) predicting the second temperature at the next measurement timing using the first and second temperatures when the second temperature is equal to or higher than a determination threshold; 4) A step of controlling the fuel cell system, comprising: a step of shortening a cycle until the next measurement timing to be shorter than the first measurement cycle when the temperature predicted by the control unit is lower than the determination threshold. Method.
According to this application example, when the second temperature is likely to be lower than the determination threshold value in the next measurement, the period until the next measurement is made shorter than the first measurement period, so that water freezing is suppressed. can do. Further, since the scavenging process can be performed at a temperature at which the second temperature is lower than the determination threshold value, most of the moisture inside the fuel cell can be condensed, and the moisture inside the fuel cell can be efficiently blown away. Can be improved. Furthermore, since the number of temperature measurements can be suppressed as a whole, an increase in dark current can be suppressed.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムおよびその燃料電池システムを搭載した車両、それらのシステムや車両の制御方法、制御装置、それらのシステムや車両、制御方法、制御装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms, for example, a fuel cell system and a vehicle equipped with the fuel cell system, a system and a vehicle control method, a control device, the system and a vehicle The present invention can be realized in the form of a control method, a computer program for realizing the functions of the control device, a recording medium on which the computer program is recorded, and the like.

本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the fuel cell system as one Example of this invention. 車両停止からパージ処理までの動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart from a vehicle stop to a purge process. ステップS120、130を行う理由を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the reason for performing step S120,130. 適用例の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of an application example. 第2の周期で測定したときの燃料電池の温度が判定閾値よりも高い場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where the temperature of a fuel cell when it measures with a 2nd period is higher than a determination threshold value. 外気温を−30℃としたときの燃料電池の0℃近傍の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of 0 degreeC vicinity of a fuel cell when outside temperature is -30 degreeC.

A.実施例:
図1は本発明の一実施例としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム100は、燃料電池車両に搭載され、運転者からの要求に応じて、駆動力として用いられる電力を出力する。燃料電池システム100は、燃料電池10と、制御部20と、カソードガス供給部30と、カソードガス排出部40と、アノードガス供給部50と、アノードガス循環排出部60と、冷媒供給部70とを備える。
A. Example:
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell system as an embodiment of the present invention. This fuel cell system 100 is mounted on a fuel cell vehicle and outputs electric power used as driving force in response to a request from a driver. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, a control unit 20, a cathode gas supply unit 30, a cathode gas discharge unit 40, an anode gas supply unit 50, an anode gas circulation discharge unit 60, and a refrigerant supply unit 70. Is provided.

燃料電池10は、反応ガスとして水素(アノードガス)と空気(カソードガス)の供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池10は、発電体である複数の単セル11が積層されたスタック構造を有する。各単セル11は、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体(図示せず)と、膜電極接合体を狭持する2枚のセパレータ(図示せず)とを有する。   The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen (anode gas) and air (cathode gas) as reaction gases. The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of single cells 11 that are power generators are stacked. Each single cell 11 has a membrane electrode assembly (not shown) that is a power generator in which electrodes are arranged on both surfaces of the electrolyte membrane, and two separators (not shown) that sandwich the membrane electrode assembly. .

燃料電池10の電解質膜は、内部に水分を包含した湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成することができる。また、電極は、発電反応を促進させるための触媒が担持された導電性粒子によって構成することができる。触媒としては、例えば、白金(Pt)を採用することができ、導電性粒子としては、例えば、カーボン(C)粒子を採用することができる。   The electrolyte membrane of the fuel cell 10 can be composed of a solid polymer thin film that exhibits good proton conductivity in a wet state including moisture inside. The electrode can be composed of conductive particles carrying a catalyst for promoting a power generation reaction. As the catalyst, for example, platinum (Pt) can be adopted, and as the conductive particles, for example, carbon (C) particles can be adopted.

制御部20は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成することができる。制御部20は、以下に説明する各構成部を制御して、燃料電池10に出力要求に応じた電力を発電させる発電制御部としての機能を備える。また、制御部20は、パージ処理実行部21としての機能を備える。   The control unit 20 can be configured by a microcomputer including a central processing unit and a main storage device. The control unit 20 has a function as a power generation control unit that controls each component described below to generate power corresponding to the output request in the fuel cell 10. Further, the control unit 20 has a function as the purge process execution unit 21.

パージ処理実行部21は、燃料電池10の運転停止後に、燃料電池システム100の各構成部を制御して、燃料電池10に残留する水分や、燃料電池システム100の配管・バルブ等に付着している水分を低減させるための掃気処理(パージ処理)を実行する。パージ処理実行部21によるパージ処理の実行手順については後述する。   The purge processing execution unit 21 controls each component of the fuel cell system 100 after the operation of the fuel cell 10 is stopped, and adheres to moisture remaining in the fuel cell 10 and piping / valves of the fuel cell system 100. A scavenging process (purge process) is performed to reduce the water content. The execution procedure of the purge process by the purge process execution unit 21 will be described later.

カソードガス供給部30は、カソードガス配管31と、エアコンプレッサ32と、エアフロメータ33と、開閉弁34とを備える。カソードガス配管31は、燃料電池10のカソード側に接続された配管である。エアコンプレッサ32は、カソードガス配管31を介して燃料電池10と接続されており、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池10に供給する。   The cathode gas supply unit 30 includes a cathode gas pipe 31, an air compressor 32, an air flow meter 33, and an on-off valve 34. The cathode gas pipe 31 is a pipe connected to the cathode side of the fuel cell 10. The air compressor 32 is connected to the fuel cell 10 via the cathode gas pipe 31 and supplies air compressed by taking in outside air to the fuel cell 10 as cathode gas.

エアフロメータ33は、エアコンプレッサ32の上流側において、エアコンプレッサ32が取り込む外気の量を計測し、制御部20に送信する。制御部20は、この計測値に基づいて、エアコンプレッサ32を駆動することにより、燃料電池10に対する空気の供給量を制御する。開閉弁34は、エアコンプレッサ32と燃料電池10との間に設けられている。開閉弁34は、通常、閉じた状態であり、エアコンプレッサ32から所定の圧力を有する空気がカソードガス配管31に供給されたときに開く。   The air flow meter 33 measures the amount of outside air taken in by the air compressor 32 on the upstream side of the air compressor 32, and transmits it to the control unit 20. The control unit 20 controls the amount of air supplied to the fuel cell 10 by driving the air compressor 32 based on the measured value. The on-off valve 34 is provided between the air compressor 32 and the fuel cell 10. The on-off valve 34 is normally closed, and opens when air having a predetermined pressure is supplied from the air compressor 32 to the cathode gas pipe 31.

カソードガス排出部40は、カソード排ガス配管41と、調圧弁43と、圧力計測部44とを備える。カソード排ガス配管41は、燃料電池10のカソード側に接続された配管であり、カソード排ガスを燃料電池システム100の外部へと排出する。調圧弁43は、カソード排ガス配管41におけるカソード排ガスの圧力(燃料電池10のカソード側の背圧)を調整する。圧力計測部44は、調圧弁43の上流側に設けられており、カソード排ガスの圧力を計測し、その計測値を制御部20に送信する。制御部20は、圧力計測部44の計測値に基づいて調圧弁43の開度を調整する。   The cathode gas discharge unit 40 includes a cathode exhaust gas pipe 41, a pressure regulating valve 43, and a pressure measurement unit 44. The cathode exhaust gas pipe 41 is a pipe connected to the cathode side of the fuel cell 10, and discharges the cathode exhaust gas to the outside of the fuel cell system 100. The pressure regulating valve 43 adjusts the pressure of the cathode exhaust gas in the cathode exhaust gas pipe 41 (back pressure on the cathode side of the fuel cell 10). The pressure measurement unit 44 is provided on the upstream side of the pressure regulating valve 43, measures the pressure of the cathode exhaust gas, and transmits the measured value to the control unit 20. The control unit 20 adjusts the opening degree of the pressure regulating valve 43 based on the measurement value of the pressure measurement unit 44.

アノードガス供給部50は、アノードガス配管51と、水素タンク52と、開閉弁53と、レギュレータ54と、水素供給装置55と、圧力計測部56とを備える。水素タンク52は、アノードガス配管51を介して燃料電池10のアノードと接続されており、タンク内に充填された水素を燃料電池10に供給する。   The anode gas supply unit 50 includes an anode gas pipe 51, a hydrogen tank 52, an on-off valve 53, a regulator 54, a hydrogen supply device 55, and a pressure measurement unit 56. The hydrogen tank 52 is connected to the anode of the fuel cell 10 through the anode gas pipe 51, and supplies hydrogen filled in the tank to the fuel cell 10.

開閉弁53と、レギュレータ54と、水素供給装置55と、圧力計測部56とは、アノードガス配管51に、この順序で、上流側(水素タンク52側)から設けられている。開閉弁53は、制御部20からの指令により開閉し、水素タンク52から水素供給装置55の上流側への水素の流入を制御する。レギュレータ54は、水素供給装置55の上流側における水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部20によって制御されている。   The on-off valve 53, the regulator 54, the hydrogen supply device 55, and the pressure measuring unit 56 are provided in the anode gas pipe 51 in this order from the upstream side (hydrogen tank 52 side). The on-off valve 53 opens and closes according to a command from the control unit 20 and controls the inflow of hydrogen from the hydrogen tank 52 to the upstream side of the hydrogen supply device 55. The regulator 54 is a pressure reducing valve for adjusting the pressure of hydrogen on the upstream side of the hydrogen supply device 55, and its opening degree is controlled by the control unit 20.

水素供給装置55は、例えば、電磁駆動式の開閉弁であるインジェクタによって構成することができる。圧力計測部56は、水素供給装置55の下流側の水素の圧力を計測し、制御部20に送信する。制御部20は、圧力計測部56の計測値に基づき、水素供給装置55を制御することによって、燃料電池10に供給される水素量を制御する。   The hydrogen supply device 55 can be configured by, for example, an injector that is an electromagnetically driven on-off valve. The pressure measurement unit 56 measures the pressure of hydrogen on the downstream side of the hydrogen supply device 55 and transmits it to the control unit 20. The control unit 20 controls the amount of hydrogen supplied to the fuel cell 10 by controlling the hydrogen supply device 55 based on the measurement value of the pressure measurement unit 56.

アノードガス循環排出部60は、アノード排ガス配管61と、気液分離部62と、アノードガス循環配管63と、水素循環用ポンプ64と、アノード排水配管65と、排水弁66と、圧力計測部67とを備える。アノード排ガス配管61は、燃料電池10のアノードの出口と気液分離部62とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガス(水素や窒素など)を含むアノード排ガスを気液分離部62へと誘導する。   The anode gas circulation discharge unit 60 includes an anode exhaust gas pipe 61, a gas-liquid separation unit 62, an anode gas circulation pipe 63, a hydrogen circulation pump 64, an anode drain pipe 65, a drain valve 66, and a pressure measurement unit 67. With. The anode exhaust gas pipe 61 is a pipe that connects the outlet of the anode of the fuel cell 10 and the gas-liquid separator 62, and anode exhaust gas containing unreacted gas (such as hydrogen and nitrogen) that has not been used for power generation reaction. Guide to the gas-liquid separator 62.

気液分離部62は、アノードガス循環配管63と、アノード排水配管65とに接続されている。気液分離部62は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス循環配管63へと誘導し、水分についてはアノード排水配管65へと誘導する。   The gas-liquid separator 62 is connected to the anode gas circulation pipe 63 and the anode drain pipe 65. The gas-liquid separator 62 separates the gas component and moisture contained in the anode exhaust gas, guides the gas component to the anode gas circulation pipe 63, and guides the moisture to the anode drain pipe 65.

アノードガス循環配管63は、アノードガス配管51の水素供給装置55より下流に接続されている。アノードガス循環配管63には、水素循環用ポンプ64が設けられており、この水素循環用ポンプ64によって、気液分離部62において分離された気体成分に含まれる水素は、アノードガス配管51へと送り出される。   The anode gas circulation pipe 63 is connected downstream of the hydrogen supply device 55 of the anode gas pipe 51. The anode gas circulation pipe 63 is provided with a hydrogen circulation pump 64, and hydrogen contained in the gas component separated in the gas-liquid separation unit 62 by the hydrogen circulation pump 64 is supplied to the anode gas pipe 51. Sent out.

このように、この燃料電池システム100では、燃料電池10の運転中には、アノード排ガスに含まれる水素を循環させて、再び燃料電池10に供給することにより、水素の利用効率を向上させている。なお、本実施例の燃料電池システム100では、パージ処理の際に、水素循環用ポンプ64を、燃料電池10にパージガスを供給するための駆動力源として用いるが、その詳細は後述する。   As described above, in this fuel cell system 100, during operation of the fuel cell 10, hydrogen contained in the anode exhaust gas is circulated and supplied to the fuel cell 10 again, thereby improving the utilization efficiency of hydrogen. . In the fuel cell system 100 of the present embodiment, the hydrogen circulation pump 64 is used as a driving power source for supplying purge gas to the fuel cell 10 during the purge process, and details thereof will be described later.

アノード排水配管65は、気液分離部62において分離された水分を燃料電池システム100の外部へと排出するための配管である。排水弁66は、アノード排水配管65に設けられており、制御部20からの指令に応じて開閉する。制御部20は、燃料電池システム100の運転中には、通常、排水弁66を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングや、アノード排ガス中の不活性ガスの排出タイミングで排水弁66を開く。   The anode drain pipe 65 is a pipe for discharging the water separated in the gas-liquid separator 62 to the outside of the fuel cell system 100. The drain valve 66 is provided in the anode drain pipe 65 and opens and closes according to a command from the control unit 20. During operation of the fuel cell system 100, the control unit 20 normally closes the drain valve 66 and opens the drain valve 66 at a predetermined drain timing set in advance or at a discharge timing of the inert gas in the anode exhaust gas. open.

アノードガス循環排出部60の圧力計測部67は、アノード排ガス配管61に設けられている。圧力計測部67は、燃料電池10の水素マニホールドの出口近傍において、アノード排ガスの圧力(燃料電池10のアノード側の背圧)を計測し、制御部20が送信する。   The pressure measuring unit 67 of the anode gas circulation discharge unit 60 is provided in the anode exhaust gas pipe 61. The pressure measuring unit 67 measures the pressure of the anode exhaust gas (back pressure on the anode side of the fuel cell 10) in the vicinity of the outlet of the hydrogen manifold of the fuel cell 10, and the control unit 20 transmits the pressure.

冷媒供給部70は、冷媒用配管71と、ラジエータ72と、三方弁73と、冷媒循環用ポンプ75と、2つの冷媒温度計測部76a,76bとを備える。冷媒用配管71は、燃料電池10を冷却するための冷媒を循環させるための配管であり、上流側配管71aと、下流側配管71bと、バイパス配管71cとで構成される。   The refrigerant supply unit 70 includes a refrigerant pipe 71, a radiator 72, a three-way valve 73, a refrigerant circulation pump 75, and two refrigerant temperature measuring units 76a and 76b. The refrigerant pipe 71 is a pipe for circulating a refrigerant for cooling the fuel cell 10, and includes an upstream pipe 71a, a downstream pipe 71b, and a bypass pipe 71c.

上流側配管71aは、燃料電池10に設けられた冷媒用の出口マニホールドとラジエータ72の入口とを接続する。下流側配管71bは、燃料電池10に設けられた冷媒用の入口マニホールドとラジエータ72の出口とを接続する。バイパス配管71cは、一端が、三方弁73を介して上流側配管71aと接続され、他端が、下流側配管71bに接続されている。制御部20は、三方弁73の開閉を制御することにより、バイパス配管71cへの冷媒の流入量を調整して、ラジエータ72への冷媒の流入量を制御する。   The upstream side pipe 71 a connects the refrigerant outlet manifold provided in the fuel cell 10 and the inlet of the radiator 72. The downstream pipe 71 b connects the refrigerant inlet manifold provided in the fuel cell 10 and the outlet of the radiator 72. One end of the bypass pipe 71c is connected to the upstream pipe 71a via the three-way valve 73, and the other end is connected to the downstream pipe 71b. The control unit 20 controls the opening and closing of the three-way valve 73, thereby adjusting the amount of refrigerant flowing into the bypass pipe 71c and controlling the amount of refrigerant flowing into the radiator 72.

ラジエータ72は、冷媒用配管71に設けられており、冷媒用配管71を流れる冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。冷媒循環用ポンプ75は、下流側配管71bにおいて、バイパス配管71cの接続箇所より下流側(燃料電池10の冷媒入口側)に設けられており、制御部20の指令に基づき駆動する。   The radiator 72 is provided in the refrigerant pipe 71 and cools the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 71 and the outside air. The refrigerant circulation pump 75 is provided on the downstream side pipe 71b on the downstream side (the refrigerant inlet side of the fuel cell 10) from the connection point of the bypass pipe 71c, and is driven based on a command from the control unit 20.

2つの冷媒温度計測部76a,76bはそれぞれ、上流側配管71aと、下流側配管71bとに設けられており、それぞれの計測値を制御部20へと送信する。以下では、上流側配管71aの冷媒温度計測部76aを「出口側温度計測部76a」とも呼び、下流側配管71bの冷媒温度計測部76bを「入口側温度計測部76b」とも呼ぶ。   The two refrigerant temperature measuring units 76 a and 76 b are provided in the upstream pipe 71 a and the downstream pipe 71 b, respectively, and transmit the measured values to the control unit 20. Hereinafter, the refrigerant temperature measurement unit 76a of the upstream pipe 71a is also referred to as “exit side temperature measurement unit 76a”, and the refrigerant temperature measurement unit 76b of the downstream side pipe 71b is also referred to as “inlet side temperature measurement unit 76b”.

制御部20は、各冷媒温度計測部76a,76bのそれぞれの計測値の差から燃料電池10の運転温度を検出し、その運転温度に基づき、冷媒循環用ポンプ75の回転数を制御して、燃料電池10の運転温度を調整する。また、パージ処理実行部21は、出口側温度計測部76aの計測値を、パージ処理の実行可否の判定に用いる。   The control unit 20 detects the operating temperature of the fuel cell 10 from the difference between the measured values of the refrigerant temperature measuring units 76a and 76b, and controls the rotational speed of the refrigerant circulation pump 75 based on the operating temperature. The operating temperature of the fuel cell 10 is adjusted. Further, the purge process execution unit 21 uses the measured value of the outlet side temperature measurement unit 76a for determining whether or not the purge process can be performed.

燃料電池システム100は、さらに、燃料電池車両外部の気温(外気温)を計測可能な外気温センサ80を備える。外気温センサ80は、測定結果を制御部20に送信する。なお、パージ処理実行部21は、外気温センサ80の測定温度を、パージ処理の実行可否の判定に用いる。   The fuel cell system 100 further includes an outside air temperature sensor 80 that can measure the outside air temperature (outside air temperature) outside the fuel cell vehicle. The outside air temperature sensor 80 transmits the measurement result to the control unit 20. The purge process execution unit 21 uses the temperature measured by the outside air temperature sensor 80 to determine whether or not the purge process can be performed.

また、燃料電池システム100は、図示や詳細な説明は省略するが、二次電池と、DC/DCコンバータとを備える。二次電池は、燃料電池10が出力する電力や回生電力を蓄電し、燃料電池10とともに電力源として機能する。DC/DCコンバータは、二次電池の充放電や燃料電池10の出力電圧を制御することができる。なお、上述した燃料電池システム100の各構成部は、二次電池の電力を用いることにより、燃料電池10の運転停止後においても駆動することが可能である。   The fuel cell system 100 includes a secondary battery and a DC / DC converter, although illustration and detailed description are omitted. The secondary battery stores electric power and regenerative power output from the fuel cell 10 and functions as a power source together with the fuel cell 10. The DC / DC converter can control the charge / discharge of the secondary battery and the output voltage of the fuel cell 10. Each component of the fuel cell system 100 described above can be driven even after the fuel cell 10 is stopped by using the power of the secondary battery.

ところで、前記したとおり、燃料電池10の各単セル11は湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜を備えている。そのため、燃料電池10の運転中には、燃料電池10の内部は湿潤状態に保持されることが望ましい。しかし、燃料電池10の運転終了後に、燃料電池10の内部や、その接続配管の内部に多量の水分が残留していると、その水分は、氷点下などの低温環境下において凍結してしまう。そうした残留水分の凍結は、燃料電池10の内部やその接続配管における反応ガスの流路の閉塞などの不具合を引き起こし、燃料電池10の起動性を低下させる原因となる。   By the way, as described above, each single cell 11 of the fuel cell 10 includes an electrolyte membrane that exhibits good proton conductivity in a wet state. Therefore, it is desirable to keep the inside of the fuel cell 10 in a wet state during operation of the fuel cell 10. However, after the operation of the fuel cell 10 is finished, if a large amount of moisture remains in the fuel cell 10 or in the connection piping, the moisture will freeze in a low temperature environment such as below freezing point. Such freezing of residual moisture causes problems such as blocking of the flow path of the reaction gas in the fuel cell 10 and its connecting pipe, and causes the startability of the fuel cell 10 to be reduced.

そこで、本実施例の燃料電池システム100では、燃料電池10の運転終了後に、パージ処理実行部21が、燃料電池10の内部やその接続配管における反応ガスの流路を掃気するパージ処理を実行する。なお、本明細書において、「燃料電池10の運転終了後」とは、運転者が、車両の運転を停止させた後の状態(いわゆるイグニションキーがオフの状態)を意味しており、燃料電池10が運転者からの要求に応じた電力の出力を停止している状態を意味する。なお、パージ処理や燃料電池10の温度測定は、燃料電池10の運転終了後に、二次電池(図示せず)の動力により実行されるため、闇電流(「暗電流」とも呼ぶ。)が流れる。ここで、イグニションキー(図示せず)がオフにされている期間に流れる電流を、一般に「闇電流」と呼んでいる。闇電流を増加させずに、効率的にパージ処理を行うことが好ましい。   Therefore, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, after the operation of the fuel cell 10 is completed, the purge process execution unit 21 performs a purge process for scavenging the inside of the fuel cell 10 and the flow path of the reaction gas in the connection pipe. . In the present specification, “after completion of operation of the fuel cell 10” means a state after the driver stops the operation of the vehicle (a state in which the so-called ignition key is off), and the fuel cell 10 represents a state in which output of electric power according to a request from the driver is stopped. The purge process and the temperature measurement of the fuel cell 10 are performed by the power of the secondary battery (not shown) after the operation of the fuel cell 10 is finished, and therefore a dark current (also referred to as “dark current”) flows. . Here, a current that flows during a period in which an ignition key (not shown) is turned off is generally called “dark current”. It is preferable to perform the purge process efficiently without increasing the dark current.

図2は、車両停止からパージ処理までの動作フローチャートである。ステップS100では、燃料電池システム100を搭載した車両(図示せず)のイグニションキー(図示せず)がオフにされ、燃料電池10(図1)が停止し、車両が停止する。   FIG. 2 is an operation flowchart from the vehicle stop to the purge process. In step S100, an ignition key (not shown) of a vehicle (not shown) on which the fuel cell system 100 is mounted is turned off, the fuel cell 10 (FIG. 1) is stopped, and the vehicle is stopped.

ステップS110では、制御部20は、基本計測周期後の燃料電池10の温度を推定計算する。具体的には、制御部20は、燃料電池10の停止時の外気温(第1の温度)を外気温センサ80から取得し、燃料電池10の停止時の燃料電池10から出てくる冷媒の温度(第2の温度)を冷媒温度計測部76aから取得する。ここで、燃料電池10から出てくる冷媒の温度は、燃料電池10の温度とほぼ等しいと推定される。したがって、以後、燃料電池10から出てくる冷媒の温度を基本計測周期後の燃料電池10の温度等を算出する際の燃料電池10の温度として用いることとする。   In step S110, the control unit 20 estimates and calculates the temperature of the fuel cell 10 after the basic measurement cycle. Specifically, the control unit 20 acquires the outside air temperature (first temperature) when the fuel cell 10 is stopped from the outside air temperature sensor 80, and the refrigerant that comes out of the fuel cell 10 when the fuel cell 10 is stopped. The temperature (second temperature) is acquired from the refrigerant temperature measurement unit 76a. Here, the temperature of the refrigerant coming out of the fuel cell 10 is estimated to be approximately equal to the temperature of the fuel cell 10. Therefore, hereinafter, the temperature of the refrigerant coming out of the fuel cell 10 is used as the temperature of the fuel cell 10 when calculating the temperature of the fuel cell 10 after the basic measurement cycle.

次に、制御部20は、基本計測周期後の燃料電池10の温度を、以下の式(1)により算出する。

Figure 0005772682
式(1)で、Rは放熱係数(W/K)、Tは外気温(K)、TSは燃料電池10の温度(K)、cは燃料電池の熱容量(J/K)、Δtは基本計測周期の長さ、Tcalは算出した次の基本計測周期後の燃料電池10の温度(K)である。なお、外気温T、燃料電池10の温度TS、次の基本計測周期後の燃料電池10の温度Tcal、燃料電池の熱容量cは、の温度単位は、絶対温度ではなく、摂氏で表しても良い。 Next, the control unit 20 calculates the temperature of the fuel cell 10 after the basic measurement cycle by the following equation (1).
Figure 0005772682
In Equation (1), R is the heat dissipation coefficient (W / K), T is the outside air temperature (K), T S is the temperature (K) of the fuel cell 10, c is the heat capacity (J / K) of the fuel cell, and Δt is The length of the basic measurement cycle, T cal, is the calculated temperature (K) of the fuel cell 10 after the next basic measurement cycle. The temperature unit of the outside air temperature T, the temperature T S of the fuel cell 10, the temperature T cal of the fuel cell 10 after the next basic measurement cycle, and the heat capacity c of the fuel cell is expressed in degrees Celsius, not in absolute temperature. Also good.

ステップS120では、制御部20は、次の基本計測周期後の燃料電池10の推定温度が判定閾値Tthよりも小さいか否かを、判断する。判定閾値Tthは、例えば、氷点より2〜5℃程度高い、氷点近傍の温度に設定されていることが好ましい。氷点近傍であれば、判定閾値Tthにおける飽和水蒸気圧は低いので、水蒸気の大部は結露して液体の水になる。そして、この結露した水をパージ処理により効率よく水を燃料電池10の外部に吹き飛ばすことができる。 In step S120, the control unit 20 determines whether or not the estimated temperature of the fuel cell 10 after the next basic measurement cycle is smaller than the determination threshold value Tth . The determination threshold T th is preferably set to a temperature in the vicinity of the freezing point that is, for example, about 2 to 5 ° C. higher than the freezing point. If it is in the vicinity of the freezing point, the saturated water vapor pressure at the determination threshold value T th is low, so that most of the water vapor is condensed into liquid water. The condensed water can be efficiently blown out of the fuel cell 10 by a purge process.

燃料電池10の推定温度が判定閾値Tthよりも小さい場合には、制御部20は、処理をステップS130に移行し、燃料電池10の推定温度が判定閾値Tthよりも小さくない場合には、処理をステップS140に移行する。ステップS130では、制御部20は、燃料電池10の温度が、判定閾値Tthとなる時間を演算し、その時間を第2の周期とする。 When the estimated temperature of the fuel cell 10 is smaller than the determination threshold value T th , the control unit 20 proceeds to step S130, and when the estimated temperature of the fuel cell 10 is not smaller than the determination threshold value T th , The process proceeds to step S140. In step S130, the control unit 20 calculates a time when the temperature of the fuel cell 10 becomes the determination threshold value Tth, and sets the time as the second period.

図3は、ステップS120、130を行う理由を説明する説明図である。図3の横軸は、車両が停止してからの時間である。縦軸は、温度を示している。制御部20が基本計測周期で燃料電池10の温度を測定する場合、タイミングt1、t2では、燃料電池10の温度は、判定閾値Tthより大きいが、タイミングt3では、燃料電池10の温度(第2の温度)は、氷点下になっている。燃料電池10の温度(第2の温度)が氷点下になると、燃料電池10の内部の水分は氷結し、燃料電池の起動性を低下させる虞がある。また、氷結した水(氷)は、パージ処理で吹き飛ばすことが難しい。したがって、制御部20は、水分が氷結する前にパージ処理実行部21にパージ処理を行わせ、水分を除去させることが好ましい。このような場合、制御部20が基本計測周期で次のタイミングt3まで測定を待っていたのでは、燃料電池10の内部の水分が氷結する虞がある。したがって、制御部20は、図3の下図のように、次の測定周期を基本計測周期より早め、タイミングt3’で第2の温度を測定する。タイミングt3’では、燃料電池10の温度は、判定閾値Tthより低いが、氷点よりも高いので、燃料電池10の内部の水分は氷結しない。また、判定閾値Tthより低く、氷点より高い温度では、飽和蒸気圧が小さいので、水は水蒸気として存在し難い。すなわち、大部分の水蒸気水は、結露し、液体の水となる。そして、この状態でパージ処理を行えば、効率よく、燃料電池10内の水を燃料電池10の外に吹き飛ばすことができる。 FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the reason for performing steps S120 and S130. The horizontal axis in FIG. 3 is the time since the vehicle stopped. The vertical axis represents the temperature. When the control unit 20 measures the temperature of the fuel cell 10 in the basic measurement cycle, the temperature of the fuel cell 10 is greater than the determination threshold T th at timings t1 and t2, but at the timing t3, the temperature of the fuel cell 10 (second 2) is below freezing. When the temperature of the fuel cell 10 (second temperature) falls below freezing point, the water inside the fuel cell 10 may freeze, which may reduce the startability of the fuel cell. Moreover, it is difficult to blow off the frozen water (ice) by the purge process. Therefore, it is preferable that the control unit 20 causes the purge processing execution unit 21 to perform a purge process before the moisture freezes to remove the moisture. In such a case, if the control unit 20 waits for measurement until the next timing t3 in the basic measurement cycle, the water inside the fuel cell 10 may be frozen. Therefore, as shown in the lower diagram of FIG. 3, the control unit 20 advances the next measurement cycle from the basic measurement cycle, and measures the second temperature at the timing t3 ′. At the timing t3 ′, the temperature of the fuel cell 10 is lower than the determination threshold T th but higher than the freezing point, so that the moisture inside the fuel cell 10 does not freeze. Further, at a temperature lower than the determination threshold T th and higher than the freezing point, the saturated vapor pressure is small, so that water hardly exists as water vapor. That is, most of the water vapor is condensed and becomes liquid water. If the purge process is performed in this state, the water in the fuel cell 10 can be efficiently blown out of the fuel cell 10.

制御部20は、第2の周期を次の式(2)で算出する。

Figure 0005772682
ここでΔTthは、燃料電池10の温度が判定閾値Tthとなるまでの推定時間である。なお、他のパラメータの意味は式(1)と同じである。制御部20は推定時間ΔTthを次回の計測周期(第2の測定周期)とする。第2の測定周期は、計算上、燃料電池10の温度が判定閾値Tthとなる時間である。 The control unit 20 calculates the second cycle by the following equation (2).
Figure 0005772682
Here, ΔT th is an estimated time until the temperature of the fuel cell 10 reaches the determination threshold T th . The meanings of the other parameters are the same as in equation (1). The control unit 20 sets the estimated time ΔT th as the next measurement cycle (second measurement cycle). The second measurement cycle is a time during which the temperature of the fuel cell 10 becomes the determination threshold T th in calculation.

図2に戻り説明を続ける。ステップS120において次の基本計測周期後の燃料電池10の推定温度が判定閾値Tthよりも小さくない場合には、ステップS140において、制御部は、測定の周期を変えずに、次の計測周期を基本計測周期もまま維持する。 Returning to FIG. If the estimated temperature of the fuel cell 10 after the next basic measurement cycle is not smaller than the determination threshold value Tth in step S120, in step S140, the control unit sets the next measurement cycle without changing the measurement cycle. Maintain the basic measurement period.

ステップS150では、制御部20は、ステップS130又は140で定められた周期の経過後、外気温及び燃料電池10の温度を測定する。ステップS160では、制御部20は、外気温が判定閾値Tthより低いか否かを判断する。外気温が判定閾値Tthより低い場合には、制御部20は、処理をステップS170に移行し、外気温が判定閾値Tthより低くない場合には、処理をステップS110に移行する。燃料電池10は、外気温により冷やされた冷媒により冷やされるので、外気温が判定閾値Tthより低くない場合には、燃料電池10の温度も外気温より低くなることは考えにくい。 In step S150, the control unit 20 measures the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 after the elapse of the period determined in step S130 or 140. In step S160, the control unit 20 determines whether or not the outside air temperature is lower than the determination threshold value Tth . When the outside air temperature is lower than the determination threshold T th , the control unit 20 proceeds to step S170, and when the outside air temperature is not lower than the determination threshold T th , the processing proceeds to step S110. Since the fuel cell 10 is cooled by the refrigerant cooled by the outside air temperature, it is unlikely that the temperature of the fuel cell 10 will be lower than the outside air temperature if the outside air temperature is not lower than the determination threshold T th .

ステップS160で外気温が判定閾値Tthより低くない場合には、処理がステップS110に移行するが、この場合の計測周期は、ステップS110で規定するように、元の基本計測周期となる。ただし、周期の計測の起点は、ステップS160の測定を行ったタイミングではなく、ステップS160の測定の前のタイミングである。測定周期を元の基本計測周期としたのは、以下の理由による。すなわち、第2の測定周期で計測を行うとすると、基本計測周期が短いため計測回数が増えて闇電流が増える虞があるからである。本実施例では、測定周期を基本計測周期に戻すことで、第2の測定周期で外気温や燃料電池10の温度が頻繁に測定されることを抑制し、闇電流の増加を抑制する。また、周期の計測の起点を、ステップS160の測定を行ったタイミングではなく、ステップS160の測定の前のタイミングとしたのは、以下の理由による。すなわち、周期の計測の起点をステップS160の測定を行ったタイミングにして次の計測を基本計測周期とすると、次の計測までに燃料電池10内の水分が氷結する虞があるからである。 If the outside air temperature is not lower than the determination threshold value Tth in step S160, the process proceeds to step S110. In this case, the measurement cycle is the original basic measurement cycle as defined in step S110. However, the starting point of the period measurement is not the timing at which the measurement at step S160 is performed, but the timing before the measurement at step S160. The reason for setting the measurement cycle as the original basic measurement cycle is as follows. That is, if the measurement is performed in the second measurement cycle, the basic measurement cycle is short, so that the number of measurements increases and the dark current may increase. In the present embodiment, by returning the measurement cycle to the basic measurement cycle, frequent measurement of the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 in the second measurement cycle is suppressed, and an increase in dark current is suppressed. Further, the reason why the starting point of the period measurement is not the timing at which the measurement at step S160 is performed, but the timing before the measurement at step S160 is as follows. That is, if the next measurement is the basic measurement period with the cycle measurement starting point as the measurement timing of step S160, the moisture in the fuel cell 10 may freeze before the next measurement.

ステップS170では、制御部20は、燃料電池10の温度を測定し、判定閾値Tthより低いか否かを判断する。燃料電池10の温度が判定閾値Tthより低い場合には、制御部20は、処理をステップS180に移行し、燃料電池10の温度が判定閾値Tthより低くない場合には、ステップS160のときと同様に、処理をステップS110に移行する。 In step S170, the control unit 20 measures the temperature of the fuel cell 10 and determines whether it is lower than the determination threshold value Tth . When the temperature of the fuel cell 10 is lower than the determination threshold value T th , the control unit 20 proceeds to step S180, and when the temperature of the fuel cell 10 is not lower than the determination threshold value T th , at step S160. Similarly to, the process proceeds to step S110.

ステップS180では、制御部は、パージ処理実行部21にパージ処理を実行させる。パージ処理実行部21は、具体的には、以下のような処理を実行する。パージ処理実行部21は、アノードガス循環排出部60(図1)の水素循環用ポンプ64を駆動させ、燃料電池10に残留している水素を含むガスをパージガスとして循環させる。そして、所定のタイミングで排水弁66を開き、気液分離部62において分離された液水を排水する。このように、燃料電池10のアノード側のガスを循環させるパージ処理を実行することにより、燃料電池10やその接続配管等に残留していた水分量と、燃料電池10や水素用の配管51,61,63に残留していた水素量とを低減させることができる。   In step S180, the control unit causes the purge process execution unit 21 to execute the purge process. Specifically, the purge process execution unit 21 executes the following process. The purge processing execution unit 21 drives the hydrogen circulation pump 64 of the anode gas circulation discharge unit 60 (FIG. 1) to circulate the gas containing hydrogen remaining in the fuel cell 10 as the purge gas. Then, the drain valve 66 is opened at a predetermined timing, and the liquid water separated in the gas-liquid separator 62 is drained. In this way, by performing the purge process for circulating the gas on the anode side of the fuel cell 10, the amount of water remaining in the fuel cell 10 and its connecting piping, the fuel cell 10 and the hydrogen piping 51, The amount of hydrogen remaining in 61 and 63 can be reduced.

図4は、適用例の一例を示す説明図である。なお、図4は、図3と横軸と縦軸が同じ、燃料電池と外気温と測定タイミングを表すグラフである。図4における測温タイミングはt1、t2、・・・t5(t5’)である。タイミングt1で、制御部20(図1)は、外気温と燃料電池10の温度を測定する。燃料電池10の温度は、判定閾値Tthより高いので、このタイミングでは、制御部20は、パージ処理実行部21にパージ処理を行わせない。燃料電池は、図2のステップS110に従って、基本計測周期後(タイミングt2)の燃料電池10の温度を推定する。この推定温度は、判定閾値Tthより高かったので、制御部20は、ステップS140の処理を行い、次の計測周期を基本計測周期、すなわち、タイミングt2とする。そして、ステップS150で、制御部20は、外気温と燃料電池10の温度を測定する。外気温は、0℃以下なので、ステップS160では、Yesとなり、タイミングt2で燃料電池10の温度は判定閾値Tthより高いので、ステップS170ではNoとなり、ステップS110に戻る。以後、タイミングt2、t3、・・・と処理が続いていく。 FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of an application example. FIG. 4 is a graph showing the fuel cell, the outside air temperature, and the measurement timing, in which the horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. The temperature measurement timing in FIG. 4 is t1, t2,... T5 (t5 ′). At timing t1, the control unit 20 (FIG. 1) measures the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10. Since the temperature of the fuel cell 10 is higher than the determination threshold value T th , the control unit 20 does not cause the purge process execution unit 21 to perform the purge process at this timing. The fuel cell estimates the temperature of the fuel cell 10 after the basic measurement period (timing t2) according to step S110 of FIG. Since the estimated temperature is higher than the determination threshold value T th , the control unit 20 performs the process of step S140 and sets the next measurement cycle as the basic measurement cycle, that is, the timing t2. In step S150, the control unit 20 measures the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10. Since the outside air temperature is equal to or lower than 0 ° C., the answer is Yes in Step S160, and the temperature of the fuel cell 10 is higher than the determination threshold value Tth at the timing t2, so No in Step S170 and the process returns to Step S110. Thereafter, the processing continues at timings t2, t3,.

図4において、タイミングt4になると、以下のように処理される。タイミングt4でも同様に、測定した外気温と燃料電池10の温度から次の基本計測周期後のタイミング5における燃料電池の温度を推定する(図2のステップS110)。しかしながら、この推定温度が判定閾値Tthより低いので、ステップS120でYesの判定となり、処理がステップS130に移行する。ステップS130で、制御部20は、燃料電池10の温度が判定閾値Tthとなるまでの推定時間ΔTthを算出し、推定時間ΔTthを次回の計測周期(第2の周期)とし、測定タイミングをタイミングt5ではなく、タイミングt5’とする。ステップS150では、タイミングt5’で外気温と燃料電池10の温度を測定する。タイミングt5’における外気温は氷点下であり、燃料電池10の温度は、判定閾値Tthより低いので、ステップS160、S170ともYesとなり、制御部20は、ステップS180でパージ処理実行部21にパージ処理を実行させる。 In FIG. 4, at timing t4, the following processing is performed. Similarly, at the timing t4, the temperature of the fuel cell at the timing 5 after the next basic measurement cycle is estimated from the measured outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 (step S110 in FIG. 2). However, since this estimated temperature is lower than the determination threshold value Tth , the determination in step S120 is Yes, and the process proceeds to step S130. In step S130, the control unit 20 calculates the estimated time ΔT th until the temperature of the fuel cell 10 reaches the determination threshold value T th , sets the estimated time ΔT th as the next measurement cycle (second cycle), and the measurement timing. Is not a timing t5 but a timing t5 ′. In step S150, the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 are measured at timing t5 ′. Since the outside air temperature at the timing t5 ′ is below freezing point and the temperature of the fuel cell 10 is lower than the determination threshold value Tth , both Steps S160 and S170 are Yes, and the control unit 20 performs the purge process to the purge process execution unit 21 in Step S180. Is executed.

図5は、第2の周期で測定したときの燃料電池の温度が判定閾値よりも高い場合を示す説明図である。図5においては、タイミングtnまで基本計測周期で外気温と燃料電池10の温度が測定され、タイミングtnから次のタイミングtn+1までの長さは、第2の周期である。タイミングtn+1で測定された燃料電池10の温度は、判定閾値Tthより高いので、ステップS170ではNoとなり、処理がステップS110に移行する。このとき、ステップS110では、測定周期を、基本測定周期にしている。かかる場合、タイミングtn+1から基本測定周期後に外気温と燃料電池10の温度を測定することとすると、当該測定タイミングでは、燃料電池10の温度が判定閾値Tthより低くなり、燃料電池10の内部の水分が氷結する虞がある。そこで、制御部20は、測定周期を、基本測定周期とするが、その起点を、タイミングtn+1ではなく、その前のタイミングtnとする。これにより、燃料電池10の内部の水分の氷結を抑制することができる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where the temperature of the fuel cell when measured in the second period is higher than the determination threshold. In FIG. 5, the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 are measured in the basic measurement cycle until the timing tn, and the length from the timing tn to the next timing tn + 1 is the second cycle. Since the temperature of the fuel cell 10 measured at the timing tn + 1 is higher than the determination threshold value Tth , the result in Step S170 is No, and the process proceeds to Step S110. At this time, in step S110, the measurement cycle is set to the basic measurement cycle. In this case, if the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 are measured after the basic measurement period from the timing tn + 1, the temperature of the fuel cell 10 becomes lower than the determination threshold T th at the measurement timing, and the internal temperature of the fuel cell 10 is increased. Water may freeze. Therefore, the control unit 20 sets the measurement cycle as the basic measurement cycle, but sets the starting point as the previous timing tn instead of the timing tn + 1. Thereby, the freezing of the water | moisture content inside the fuel cell 10 can be suppressed.

図6は、外気温を−30℃としたときの、燃料電池10の0℃近傍の温度変化を示すグラフである。この図から分かるように、燃料電池の温度が1℃変化するに約4分かかっている。1℃は、判定閾値Tthと、0℃の差よりも大きい温度である。したがって、4分を基本計測周期とすれば、ある測定タイミングで燃料電池10の温度が判定閾値Tthよりも高い場合、次の基本計測周期の測定タイミングで、氷点下(0℃以下)になることは考えにくい。すなわち、ある外気温(例えば−30℃)において、燃料電池10の温度が判定閾値Tthより低くない温度であれば、基本計測周期後の燃料電池10の温度が氷点下とならないように、基本計測周期をあらかじめ定めておけばよい。 FIG. 6 is a graph showing a temperature change in the vicinity of 0 ° C. of the fuel cell 10 when the outside air temperature is −30 ° C. As can be seen from this figure, it takes about 4 minutes for the temperature of the fuel cell to change by 1 ° C. 1 ° C. is a temperature larger than the difference between the determination threshold T th and 0 ° C. Accordingly, assuming that the basic measurement cycle is 4 minutes, if the temperature of the fuel cell 10 is higher than the determination threshold value T th at a certain measurement timing, it will be below the freezing point (below 0 ° C.) at the measurement timing of the next basic measurement cycle. Is hard to think. That is, at a certain outside air temperature (for example, −30 ° C.), if the temperature of the fuel cell 10 is not lower than the determination threshold T th , the basic measurement is performed so that the temperature of the fuel cell 10 after the basic measurement cycle does not fall below freezing point. A period may be determined in advance.

以上、本実施例によれば、制御部20は、燃料電池10の運転を停止した後に、基本計測周期で、外気温と燃料電池10の温度を取得する。そして、燃料電池10の温度が判定閾値Tthよりも低い場合には、パージガスによるパージ処理を実行させ、燃料電池10の温度が判定閾値Tth以上の場合には、外気温と燃料電池10の温度を用いて、次の測定タイミングにおける燃料電池10の温度を予測する。この制御部20が予測した温度が、判定閾値よTthよりも低い場合には、燃料電池10の温度が判定閾値Tthとなるまでの期間ΔTthを算出し、期間ΔTthを第2の測定周期とし、第2の測定周期後に、外気温と燃料電池10の温度を測定し、燃料電池10の温度が判定閾値Tthよりも低い場合には、パージガスによるパージ処理を実行させる。そのため、外気温と燃料電池10の温度の測定タイミングを適正化して、測定回数を減らすことで、燃料電池10の闇電流の増加を抑制できる。また、燃料電池10の温度が判定閾値Tthよりも低く、氷点よりも高い温度でパージ処理させられるので、燃料電池10の内部の水分の氷結を抑制し、効率的に燃料電池10の内部の水分を吹き飛ばすことが出来ると共に、低温における燃料電池の起動性を向上させることができる。
B.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
As described above, according to the present embodiment, the control unit 20 acquires the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 in the basic measurement cycle after stopping the operation of the fuel cell 10. When the temperature of the fuel cell 10 is lower than the determination threshold value T th , a purge process with purge gas is executed. When the temperature of the fuel cell 10 is equal to or higher than the determination threshold value T th , the outside air temperature and the fuel cell 10 The temperature of the fuel cell 10 at the next measurement timing is predicted using the temperature. The temperature at which this control unit 20 predicts is lower than by the determination threshold T th, the temperature of the fuel cell 10 calculates the period [Delta] T th until a determination threshold T th, the period [Delta] T th second The measurement period is set, and after the second measurement period, the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 are measured. If the temperature of the fuel cell 10 is lower than the determination threshold value T th , the purge process using the purge gas is executed. Therefore, the increase in the dark current of the fuel cell 10 can be suppressed by optimizing the measurement timing of the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 and reducing the number of measurements. In addition, since the temperature of the fuel cell 10 is purged at a temperature lower than the determination threshold value T th and higher than the freezing point, freezing of moisture inside the fuel cell 10 is suppressed, and the inside of the fuel cell 10 is efficiently processed. Water can be blown away, and the startability of the fuel cell at low temperatures can be improved.
B. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

上記実施例では、第2の周期は、基本計測周期よりも短いが、あらかじめ定められた基本計測周期よりも短い第3の周期よりも長くしてもよく、この場合、図2のステップS130で算出された期間ΔTthが第3の周期よりも短い場合には、次の計測周期を第3の周期としてもよい。期間ΔTthが短い場合には、ΔTth後の燃料電池の温度はほとんど低下しないと想定されるため、次の測定タイミングをΔTthよりも長く基本計測周期よりも短い第3の周期とするものである。 In the above embodiment, the second period is shorter than the basic measurement period, but may be longer than the third period shorter than the predetermined basic measurement period. In this case, in step S130 of FIG. When the calculated period ΔT th is shorter than the third period, the next measurement period may be set as the third period. When the period ΔT th is short, it is assumed that the temperature of the fuel cell after ΔT th hardly decreases, so the next measurement timing is a third period longer than ΔT th and shorter than the basic measurement period. It is.

また、外気温が氷点下でない場合には、燃料電池10の温度が氷点下になることは考えにくい。したがって、制御部20は、基本計測周期で外気温のみを測定し、外気温が、判定閾値Tthよりも低くなった以降に、燃料電池10の温度を測定するようにしても良い。なお、外気温と燃料電池10の温度とがほぼ同じ温度で低下する場合、0℃を基準とすると、外気温が0℃より低くなったとき、同時に燃料電池10の温度も0℃より低くなっている場合が考えられる。そのため、この場合、燃料電池10の温度を測定するタイミングを、外気温が判定閾値Tthよりも低くなった以降としてもよい。 Further, when the outside air temperature is not below freezing, it is unlikely that the temperature of the fuel cell 10 will be below freezing. Therefore, the control unit 20 may measure only the outside air temperature in the basic measurement cycle, and measure the temperature of the fuel cell 10 after the outside air temperature becomes lower than the determination threshold value Tth . When the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 decrease at substantially the same temperature, when 0 ° C. is used as a reference, when the outside air temperature becomes lower than 0 ° C., the temperature of the fuel cell 10 simultaneously becomes lower than 0 ° C. The case is considered. Therefore, in this case, the timing for measuring the temperature of the fuel cell 10 may be after the outside air temperature becomes lower than the determination threshold value T th .

基本計測周期の長さは、外気温により変更されても良い。外気温が低い場合には、燃料電池10の温度は早く低下するので、基本計測周期の長さを短くし、逆に外気温が高い場合には、燃料電池10の温度はゆっくり低下するので、基本計測周期の長さを長くしてもよい。   The length of the basic measurement cycle may be changed depending on the outside air temperature. When the outside air temperature is low, the temperature of the fuel cell 10 decreases quickly, so the length of the basic measurement cycle is shortened. Conversely, when the outside air temperature is high, the temperature of the fuel cell 10 decreases slowly. You may lengthen the length of a basic measurement period.

上記実施例では、次の測定周期における燃料電池10の温度が、判定閾値Tthよりも低くなった場合に、燃料電池10の温度が判定閾値Tthとなる時間ΔTthを算出して、次の測定周期としていたが、時間ΔTthを算出せず、次の測定周期を基本測定周期よりも短い周期としてもよい。すなわち、燃料電池10の温度が判定閾値Tthよりも高いと想定される期間は、制御部20は、比較的長い基本測定周期で外気温や燃料電池10の温度を測定し、次の測定周期で燃料電池10の温度が判定閾値Tthより低くなりそうな場合には次の測定周期を基本測定周期よりも短い周期とすることで、全体的な温度の測定回数を少なくし、パージ処理のタイミングを精度良く決定することができる。 In the above embodiment, the temperature of the fuel cell 10 in the next measurement cycle, if it becomes lower than the determination threshold T th, the temperature of the fuel cell 10 is to calculate the time [Delta] T th used as a determination threshold T th, the following However, instead of calculating the time ΔT th , the next measurement cycle may be shorter than the basic measurement cycle. That is, during a period in which the temperature of the fuel cell 10 is assumed to be higher than the determination threshold value T th , the control unit 20 measures the outside air temperature and the temperature of the fuel cell 10 with a relatively long basic measurement cycle, and the next measurement cycle. When the temperature of the fuel cell 10 is likely to be lower than the determination threshold Tth , the next measurement cycle is set to a cycle shorter than the basic measurement cycle, thereby reducing the overall number of times of temperature measurement and performing the purge process. Timing can be determined with high accuracy.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

10…燃料電池
11…単セル
20…制御部
21…パージ処理実行部
30…カソードガス供給部
31…カソードガス配管
32…エアコンプレッサ
33…エアフロメータ
34…開閉弁
40…カソードガス排出部
41…カソード排ガス配管
43…調圧弁
44…圧力計測部
50…アノードガス供給部
51…アノードガス配管
52…水素タンク
53…開閉弁
54…レギュレータ
55…水素供給装置
56…圧力計測部
60…アノードガス循環排出部
61…アノード排ガス配管
62…気液分離部
63…アノードガス循環配管
64…水素循環用ポンプ
65…アノード排水配管
66…排水弁
67…圧力計測部
70…冷媒供給部
71…冷媒用配管
71a…上流側配管
71b…下流側配管
71c…バイパス配管
72…ラジエータ
73…三方弁
75…冷媒循環用ポンプ
76a…冷媒温度計測部(出口側温度計測部)
76b…冷媒温度計測部(入口側温度計測部)
80…外気温センサ
100…燃料電池システム
th…判定閾値
ΔTth…推定時間(期間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 11 ... Single cell 20 ... Control part 21 ... Purge process execution part 30 ... Cathode gas supply part 31 ... Cathode gas piping 32 ... Air compressor 33 ... Air flow meter 34 ... On-off valve 40 ... Cathode gas discharge part 41 ... Cathode Exhaust gas piping 43 ... Pressure regulating valve 44 ... Pressure measurement unit 50 ... Anode gas supply unit 51 ... Anode gas piping 52 ... Hydrogen tank 53 ... On-off valve 54 ... Regulator 55 ... Hydrogen supply device 56 ... Pressure measurement unit 60 ... Anode gas circulation discharge unit 61 ... Anode exhaust gas pipe 62 ... Gas-liquid separation part 63 ... Anode gas circulation pipe 64 ... Hydrogen circulation pump 65 ... Anode drain pipe 66 ... Drain valve 67 ... Pressure measuring part 70 ... Refrigerant supply part 71 ... Refrigerant pipe 71a ... Upstream Side piping 71b ... Downstream piping 71c ... Bypass piping 72 ... Radiator 73 ... Three-way valve 75 ... Refrigerant circulation pump 76a ... Refrigerant temperature measuring unit (outlet side temperature measuring unit)
76b ... Refrigerant temperature measuring unit (inlet side temperature measuring unit)
80 ... ambient temperature sensor 100: fuel cell system T th ... determination threshold [Delta] T th ... estimated time (period)

Claims (5)

燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池システムの運転停止の指示を受けた後に、前記燃料電池の内部のガス流路にパージガスを供給可能なガス供給部と、
外気温を表す第1の温度を測定する第1の温度測定部と、
前記燃料電池の温度、または、前記パージガスが流れる部位の温度を表す第2の温度を測定する第2の温度測定部と、
前記ガス供給部を制御して、前記パージガスによる掃気処理を実行させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池が運転の停止の指示を受けた後に、第1の測定周期で前記第1と第2の温度を測定し、
第1の測定タイミングで測定したときの前記第2の温度が判定閾値よりも低い場合には、前記パージガスによる掃気処理を実行させ、
前記第2の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記第1と第2の温度とを用いて、次の測定タイミングにおける前記第2の温度を予測し、前記制御部が予測した温度が、前記判定閾値よりも低い場合には、前記次の測定タイミングにおける第2の温度が前記判定閾値となるように、前記次の測定タイミングまでの周期を前記第1の測定周期よりも短くする、燃料電池システム。
A fuel cell system,
A fuel cell;
A gas supply unit capable of supplying a purge gas to a gas flow path inside the fuel cell after receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell system;
A first temperature measuring unit for measuring a first temperature representing the outside air temperature;
A second temperature measuring unit for measuring a second temperature representing a temperature of the fuel cell or a temperature of a portion through which the purge gas flows;
A control unit that controls the gas supply unit to execute a scavenging process using the purge gas,
The controller is
After the fuel cell receives an instruction to stop operation, the first and second temperatures are measured in a first measurement cycle;
When the second temperature measured at the first measurement timing is lower than the determination threshold, the scavenging process with the purge gas is executed,
When the second temperature is equal to or higher than the determination threshold, the second temperature at the next measurement timing is predicted using the first and second temperatures, and the temperature predicted by the control unit is When lower than the determination threshold, the period until the next measurement timing is made shorter than the first measurement period so that the second temperature at the next measurement timing becomes the determination threshold . Fuel cell system.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記第2の温度が前記判定閾値となるまでの期間を算出し、前記期間を第2の測定周期とし、
前記次の測定タイミングである第2の測定タイミングを、前記第1の測定タイミングから前記第2の測定周期後のタイミングとし、
前記第2の測定タイミングで、前記第1と第2の温度を測定し、
前記第2の測定タイミングで測定した前記第2の温度が前記判定閾値よりも低い場合には、前記パージガスによる掃気処理を実行させる、燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
The controller is
Calculating a period until the second temperature reaches the determination threshold, and setting the period as a second measurement cycle;
The second measurement timing which is the next measurement timing is set as a timing after the second measurement cycle from the first measurement timing ,
In the second measurement timing, and measuring the first and second temperature,
The fuel cell system, wherein when the second temperature measured at the second measurement timing is lower than the determination threshold, a scavenging process using the purge gas is executed.
請求項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記第2の測定タイミングで測定した前記第2の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記第2の測定タイミングの次の前記第1と第2の温度の測定を、前記第2の測定タイミングの直前の測定タイミングから前記第1の測定周期の経過後に行う、燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2 , wherein
When the second temperature measured at the second measurement timing is equal to or higher than the determination threshold, the control unit measures the first and second temperatures next to the second measurement timing. A fuel cell system, which is performed after elapse of the first measurement period from a measurement timing immediately before the second measurement timing.
請求項1〜のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
任意の測定タイミングで測定された前記第1の温度が前記判定閾値以上の場合には、前記制御部は、次の前記第1と第2の温度の測定を、当該測定タイミングから前記第1の測定周期の経過後に行う、燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 ,
When the first temperature measured at an arbitrary measurement timing is equal to or higher than the determination threshold, the control unit performs the first and second temperature measurements from the measurement timing. A fuel cell system that is performed after the elapse of the measurement cycle.
燃料電池システムの制御方法であって、
(1)前記燃料電池システムの運転停止の指示を受けた後に、第1の測定周期で、外気温を表す第1の温度を測定し、前記燃料電池の温度を表す第2の温度と、を測定する工程と、
(2)第1の測定タイミングで測定したときの前記第2の温度が判定閾値よりも低い場合には、パージガスによる掃気処理を実行させる工程と、
(3)前記第2の温度が判定閾値以上の場合には、前記第1と第2の温度とを用いて、次の測定タイミングにおける前記第2の温度を予測する工程と、
(4)前記制御部が予測した温度が、前記判定閾値よりも低い場合には、前記次の測定タイミングにおける第2の温度が前記判定閾値となるように、前記次の測定タイミングまでの周期を前記第1の測定周期よりも短くする工程と、
を備える、燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system, comprising:
(1) After receiving an instruction to stop the operation of the fuel cell system, a first temperature representing an outside air temperature is measured in a first measurement cycle, and a second temperature representing the temperature of the fuel cell is Measuring process;
(2) When the second temperature when measured at the first measurement timing is lower than a determination threshold, a step of performing a scavenging process with a purge gas;
(3) predicting the second temperature at the next measurement timing using the first and second temperatures when the second temperature is equal to or higher than a determination threshold;
(4) When the temperature predicted by the control unit is lower than the determination threshold, the period until the next measurement timing is set so that the second temperature at the next measurement timing becomes the determination threshold. The step of making it shorter than the first measurement period;
A control method for a fuel cell system.
JP2012080367A 2012-03-30 2012-03-30 Fuel cell system and control method thereof Active JP5772682B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012080367A JP5772682B2 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Fuel cell system and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012080367A JP5772682B2 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Fuel cell system and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013211163A JP2013211163A (en) 2013-10-10
JP5772682B2 true JP5772682B2 (en) 2015-09-02

Family

ID=49528829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012080367A Active JP5772682B2 (en) 2012-03-30 2012-03-30 Fuel cell system and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5772682B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6198146B2 (en) 2014-11-13 2017-09-20 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method thereof
JP6562308B2 (en) * 2016-01-27 2019-08-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
US10439238B2 (en) * 2016-07-15 2019-10-08 Ford Global Technologies, Llc Control of fuel cell cooling system in a vehicle
JP6969308B2 (en) * 2017-11-14 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP7200953B2 (en) * 2020-01-08 2023-01-10 トヨタ自動車株式会社 FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4554494B2 (en) * 2005-11-11 2010-09-29 本田技研工業株式会社 Fuel cell system and scavenging method for the system
JP5003073B2 (en) * 2006-09-21 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2008108449A (en) * 2006-10-23 2008-05-08 Aisin Seiki Co Ltd Freezing preventing device of fuel cell system
JP2010170926A (en) * 2009-01-26 2010-08-05 Honda Motor Co Ltd Scavenging processor, and method for scavenging fuel cell system
JP6145683B2 (en) * 2011-12-14 2017-06-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell power generation system
JP5757230B2 (en) * 2011-12-26 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method thereof
JP5817911B2 (en) * 2012-03-08 2015-11-18 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013211163A (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10090539B2 (en) Fuel cell system
JP5482897B2 (en) Method for estimating the amount of liquid water inside a fuel cell, method for estimating the amount of liquid water discharged from a fuel cell, device for estimating the amount of liquid water inside a fuel cell, and fuel cell system
JP5817911B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
US9893371B2 (en) Fuel cell system
JP5382627B2 (en) Fuel cell system
US10193177B2 (en) Fuel cell system and operating method therefor
KR101829509B1 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell system
JP5273415B2 (en) Fuel cell system and start-up control method in fuel cell system
WO2011148265A1 (en) Fuel cell system and control method therefor
JP5790705B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP5772682B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2020017420A (en) Fuel cell system
US20200144644A1 (en) Fuel cell system
JP5757230B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP5880618B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP6972920B2 (en) Fuel cell system
JP6562308B2 (en) Fuel cell system
JP2006147452A (en) Fuel cell system
JP5728850B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
JP5276329B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING FUEL CELL SYSTEM
JP4956110B2 (en) Fuel cell system
JP2007012563A (en) Fuel cell system
JP2010257865A (en) Fuel cell system
JP2009266408A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150615

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5772682

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151