JP6136185B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
従来の燃料電池システムは、燃料電池スタックの要求出力が低下したときに、燃料電池スタックの内部水分量が増加するように燃料電池システムを制御していた。これにより、燃料電池スタックの要求出力が低下したときに、燃料電池スタックの温度が高いことに起因する電解質膜の過乾燥を抑制していた(特許文献1参照)。 In the conventional fuel cell system, when the required output of the fuel cell stack decreases, the fuel cell system is controlled so that the internal moisture content of the fuel cell stack increases. Thus, when the required output of the fuel cell stack is reduced, overdrying of the electrolyte membrane due to the high temperature of the fuel cell stack is suppressed (see Patent Document 1).
しかしながら、燃料電池スタックの要求出力の低下幅が小さいときに燃料電池スタックの内部水分量が増加するように燃料電池システムを制御すると、燃料電池スタック内部水分量が過剰になることがわかった。 However, it has been found that if the fuel cell system is controlled so that the internal moisture content of the fuel cell stack increases when the required output of the fuel cell stack is small, the internal moisture content of the fuel cell stack becomes excessive.
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、燃料電池スタックの要求出力が低下したときの燃料電池スタックの内部水分量を適切に制御することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to appropriately control the internal moisture content of the fuel cell stack when the required output of the fuel cell stack is lowered.
本発明は、アノードガス及びカソードガスを燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムである。そして、その燃料電池システムが、燃料電池の目標内部水分量と実水分量とに基づいて、前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを制御する定常時内部水分量制御手段と、燃料電池の要求出力が低下するときは、定常時内部水分量制御手段により設定される燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを、燃料電池の内部水分量が増加するように補正する要求出力低下時補正手段と、を備える。そして、その要求出力低下時補正手段が、燃料電池の要求出力の低下量が小さい場合は、要求出力低下後の過渡時において、前記パラメータを補正して、低下後の要求出力に応じた前記内部水分量に対する補正増加量を、前記出力低下量が大きいときに比して小さくすることを特徴とする。 The present invention is a fuel cell system that generates power by supplying anode gas and cathode gas to a fuel cell. The fuel cell system includes a steady-state internal moisture amount control means for controlling a parameter affecting the internal moisture content of the fuel cell based on the target internal moisture content and the actual moisture content of the fuel cell, and a fuel cell When the required output is reduced, the parameter affecting the internal moisture content of the fuel cell set by the steady-state internal moisture content control means is corrected so that the internal moisture content of the fuel cell is increased. Correction means. Then, when the required output lowering correction means has a small amount of reduction in the required output of the fuel cell, the parameter is corrected in a transient state after the required output lowering, and the internal output corresponding to the reduced required output is corrected. a correction increment against the water content, characterized by smaller than when the output reduction amount is large.
本発明によれば、燃料電池の要求出力の低下幅が小さいとき、すなわち燃料電池の温度低下幅が小さいときは、大きいときに比して要求出力低下時補正手段による内部水分量が増加するための補正量を小さくすることとした。これにより、燃料電池の要求出力が低下したときの燃料電池の内部水分量を適切に制御することができる。 According to the present invention, when the required output decrease of the fuel cell is small, that is, when the temperature decrease of the fuel cell is small, the amount of internal moisture by the required output decrease correcting means increases compared to when the required decrease is large. The amount of correction was reduced. Thereby, the internal moisture content of the fuel cell when the required output of the fuel cell is reduced can be appropriately controlled.
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
燃料電池は電解質膜をアノード電極(燃料極)とカソード電極(酸化剤極)とによって挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス(燃料ガス)、カソード電極に酸素を含有するカソードガス(酸化剤ガス)を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
(First embodiment)
In a fuel cell, an electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode (fuel electrode) and a cathode electrode (oxidant electrode), an anode gas containing hydrogen in the anode electrode (fuel gas), and a cathode gas containing oxygen in the cathode electrode (oxidant) Electricity is generated by supplying gas. The electrode reaction that proceeds in both the anode electrode and the cathode electrode is as follows.
アノード電極 : 2H2 →4H+ +4e- …(1)
カソード電極 : 4H+ +4e- +O2 →2H2O …(2)
Anode electrode: 2H 2 → 4H + + 4e − (1)
Cathode electrode: 4H + + 4e − + O 2 → 2H 2 O (2)
この(1)(2)の電極反応によって燃料電池は1ボルト程度の起電力を生じる。 The fuel cell generates an electromotive force of about 1 volt by the electrode reactions (1) and (2).
このような燃料電池を自動車用動力源として使用する場合には、要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池を積層した燃料電池スタックとして使用する。そして、燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両駆動用の電力を取り出す。 When such a fuel cell is used as a power source for automobiles, a large amount of electric power is required, so that it is used as a fuel cell stack in which several hundred fuel cells are stacked. Then, a fuel cell system that supplies anode gas and cathode gas to the fuel cell stack is configured, and electric power for driving the vehicle is taken out.
図1は、本発明の第1実施形態による燃料電池システム100の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a
燃料電池システム100は、燃料電池スタック1と、アノードガス給排装置2と、カソードガス給排装置3と、スタック冷却装置4と、コントローラ5と、を備える。
The
燃料電池スタック1は、複数枚の燃料電池を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電し、発電した電力を、車両を駆動するために必要なモータ(図示せず)などの各種の電装部品に供給する。
The
アノードガス給排装置2は、高圧タンク21と、アノードガス供給通路22と、アノード調圧弁23と、アノードガス排出通路24と、アノードガス還流通路25と、リサイクルコンプレッサ26と、排出弁27と、を備える。
The anode gas supply / discharge device 2 includes a
高圧タンク21は、燃料電池スタック1に供給するアノードガスを高圧状態に保って貯蔵する。
The high-
アノードガス供給通路22は、燃料電池スタック1に供給するアノードガスが流れる通路であって、一端が高圧タンク21に接続され、他端が燃料電池スタック1のアノードガス入口孔11に接続される。
The anode
アノード調圧弁23は、アノードガス供給通路22に設けられる。アノード調圧弁23は、コントローラ5によって開閉制御され、高圧タンク21からアノードガス供給通路22に流れ出したアノードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
The anode
アノードガス排出通路24は、燃料電池スタック1から排出されたアノードオフガスが流れる通路であって、一端が燃料電池スタック11のアノードガス出口孔12に接続され、他端が開口端となっている。アノードオフガスは、電極反応で使用されなかった余剰のアノードガスと、カソード側からリークしてきた窒素などの不活性ガスと、の混合ガスである。
The anode gas discharge passage 24 is a passage through which the anode off gas discharged from the
アノードガス還流通路25は、アノードガス排出通路24に排出されたアノードオフガスを、アノードガス供給通路22に戻すための通路である。アノードガス還流通路25は、一端が排出弁27よりも上流側のアノードガス排出通路24に接続され、他端がアノード調圧弁23よりも下流側のアノードガス供給通路22に接続される。
The anode
リサイクルコンプレッサ26は、アノードガス還流通路25に設けられる。リサイクルコンプレッサ26は、アノードガス排出通路24に排出されたアノードオフガスを、アノードガス供給通路22に戻す。
The
排出弁27は、アノードガス排出通路24とアノードガス還流通路25との接続部よりも下流側のアノードガス排出通路24に設けられる。排出弁27は、コントローラ5によって開閉制御され、アノードオフガスや凝縮水を燃料電池システム100の外部へ排出する。
The
カソードガス給排装置3は、カソードガス供給通路31と、カソードガス排出通路32と、フィルタ33と、カソードコンプレッサ34と、エアフローセンサ35と、水分回収装置(Water Recovery Device;以下「WRD」という。)36と、WRDバイパス通路37と、加湿制御弁と38、圧力センサ39と、カソード調圧弁40と、を備える。
The cathode gas supply /
カソードガス供給通路31は、燃料電池スタック1に供給するカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路31は、一端がフィルタ33に接続され、他端が燃料電池スタック1のカソードガス入口孔13に接続される。
The cathode
カソードガス排出通路32は、燃料電池スタック1から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードガス排出通路32は、一端が燃料電池スタック1のカソードガス出口孔14に接続され、他端が開口端となっている。カソードオフガスは、カソードガスと、電極反応によって生じた水蒸気と、の混合ガスである。
The cathode
フィルタ33は、カソードガス供給通路31に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。
The
カソードコンプレッサ34は、カソードガス供給通路31に設けられる。カソードコンプレッサ34は、フィルタ33を介してカソードガスとしての空気(外気)をカソードガス供給通路31に取り込み、燃料電池スタック1に供給する。
The
エアフローセンサ35は、カソードコンプレッサ34よりも下流のカソードガス供給通路31に設けられる。エアフローセンサ35は、カソードガス供給通路31を流れるカソードガスの流量(以下「カソード流量」という。)を検出する。
The
WRD36は、カソードオフガス中の水分を回収し、その回収した水分でカソードガスを加湿する装置であって、加湿部361と除湿部362とを備える。
The WRD 36 is a device that collects moisture in the cathode off-gas and humidifies the cathode gas with the collected moisture, and includes a
加湿部361は、エアフローセンサ35よりも下流のカソードガス供給通路31に設けられる。加湿部361は、燃料電池スタック1に供給されるカソードガスを加湿する。
The humidifying
除湿部362は、カソードガス排出通路32に設けられる。除湿部362は、カソードガス排出通路32を流れるカソードオフガスを除湿し、回収した水蒸気を加湿部361に供給する。
The
WRDバイパス通路37は、WRD36の加湿部361を迂回するように、カソードガス供給通路31に接続される。
The
加湿制御弁38は、WRDバイパス通路37に設けられる。加湿制御弁38は、コントローラ5によって開閉制御され、燃料電池スタック1に供給されるカソードガスの湿度(以下「カソード湿度」という。)を所望の湿度に調節する。
The
圧力センサ39は、WRD36の加湿部361よりも下流のカソードガス供給通路31に設けられる。圧力センサ39は、燃料電池スタック1に供給されるカソードガスの圧力(以下「カソード圧」という。)を検出する。
The
カソード調圧弁40は、WRD36の除湿部362よりも下流のカソードガス排出通路32に設けられる。カソード調圧弁40は、コントローラ5によって開閉制御され、燃料電池スタック1に供給されるカソードガスの圧力(カソード圧)を所望の圧力に調節する。
The cathode
スタック冷却装置4は、燃料電池スタック1を冷却し、燃料電池スタック1を発電に適した温度に保つ装置である。スタック冷却装置4は、冷却水循環通路41と、ラジエータ42と、バイパス通路43と、三方弁44と、冷却水循環ポンプ45と、第1水温センサ46と、第2水温センサ47と、を備える。
The
冷却水循環通路41は、燃料電池スタック11を冷却するための冷却水が循環する通路である。
The cooling
ラジエータ42は、冷却水循環通路41に設けられる。ラジエータ42は、燃料電池スタック1から排出された冷却水を冷却する。
The
バイパス通路43は、ラジエータ42をバイパスさせて冷却水を循環させることができるように、一端が冷却水循環通路41に接続され、他端が三方弁44に接続される。
The
三方弁44は、ラジエータ42よりも下流側の冷却水循環通路41に設けられる。三方弁44は、冷却水の温度に応じて冷却水の循環経路を切り替える。具体的には、冷却水の温度が相対的に高いときは、燃料電池スタック1から排出された冷却水が、ラジエータ42を介して再び燃料電池スタック1に供給されるように冷却水の循環経路を切り替える。逆に、冷却水の温度が相対的に低いときは、燃料電池スタック1から排出された冷却水から排出された冷却水が、ラジエータ42を介さずにバイパス通路43を流れて再び燃料電池スタック1に供給されるように冷却水の循環経路を切り替える。
The three-
冷却水循環ポンプ45は、三方弁44よりも下流側の冷却水循環通路41に設けられて、冷却水を循環させる。
The cooling
第1水温センサ46は、ラジエータ42よりも上流側の冷却水循環通路41に設けられる。第1水温センサ46は、燃料電池スタック1から排出された冷却水の温度(以下「スタック出口水温」という。)を検出する。本実施形態では、スタック出口水温を燃料電池スタック1の温度として代用する。
The first
第2水温センサ47は、ラジエータ46よりも下流側の冷却水循環通路41に設けられる。第2水温センサ47は、ラジエータで冷却されて燃料電池スタック1に流入する冷却水の温度(以下「スタック入口水温」という。)を検出する。
The second
コントローラ5は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ5には、前述したエアフローセンサ35、圧力センサ37、第1水温センサ46及び第2水温センサ47の他にも、燃料電池スタック1の出力電流を検出する電流センサ51や、燃料電池スタック1の出力電圧を検出する電圧センサ52、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルストロークセンサ53、外気温を検出する外気温センサ54などの燃料電池システム100を制御するために必要な各種センサからの信号が入力される。
The controller 5 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). In addition to the
コントローラ5は、各種センサの検出信号に基づいて、車両を駆動するために必要な電力(以下「要求出力電力」という。)を算出し、カソード流量が少なくとも燃料電池スタック1の出力電力を要求出力電力にするために必要な流量を下回らないように、カソード流量を制御する。
The controller 5 calculates electric power necessary for driving the vehicle (hereinafter referred to as “required output power”) based on detection signals of various sensors, and the cathode flow rate is required to output at least the output power of the
また、コントローラ5は、燃料電池スタック1を効率良く発電させるために、燃料電池スタック1を構成する各燃料電池の電解質膜が適度に加湿された所定の湿潤状態となるように、燃料電池スタック1の内部水分量を制御する。
The controller 5 also causes the
ここで、電解質膜の湿潤状態は、燃料電池スタック1の内部高周波抵抗(HFR;High Frequency Resistance)(以下「内部抵抗」という。)と相関関係にあることが知られており、燃料電池の内部水分量が少なく電解質膜が乾燥している場合には、内部抵抗が大きくなり燃料電池の出力電圧が低下する。一方、燃料電池の内部水分量が過剰である場合には、燃料電池の電極が水分で覆われてしまうため、アノードガス及びカソードガスの拡散が阻害され、出力電圧が低下する。
Here, the wet state of the electrolyte membrane is known to correlate with the internal high frequency resistance (HFR) (hereinafter referred to as “internal resistance”) of the
燃料電池スタック1の内部水分量は、電極反応によって発生する生成水量と、水蒸気となってカソードオフガスと共に燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量と、に応じて変化する。電極反応によって発生する生成水量は、燃料電池スタック1の出力電力が低いときほど少なくなる。水蒸気となって燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量は、カソード流量、カソード圧、カソード湿度及びスタック出口水温に応じて変化する。
The amount of water in the
具体的には、カソード流量が少なくなるほど、カソードオフガスと共に排出される水蒸気も少なくなるので、燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量は少なくなる。カソード圧が高くなるほど、また、スタック出口水温が低くなるほど、水蒸気となる生成水の割合が少なくなるので、燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量は少なくなる。カソード湿度が低くなるほど、もともとカソードガスに含まれる水蒸気が少なくなるので、燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量は少なくなる。
Specifically, the smaller the cathode flow rate, the smaller the amount of water that is discharged together with the cathode off gas, so the amount of generated water that is discharged to the outside of the
したがってコントローラ5は、燃料電池スタック1の内部抵抗が所定の内部抵抗となるように、基本的に要求出力電力に応じてカソード流量、カソード圧、カソード湿度及びスタック出口水温を制御して、電解質膜を適度に加湿された所定の湿潤状態に制御している。
Therefore, the controller 5 basically controls the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the stack outlet water temperature according to the required output power so that the internal resistance of the
しかしながら、要求出力電力に応じてカソード流量やカソード圧を制御すると、要求出力電力が低下した後の過渡時におきて、以下のような問題点が生じることが分かった。 However, it has been found that when the cathode flow rate and the cathode pressure are controlled according to the required output power, the following problems occur at the time of transition after the required output power decreases.
図2は、例えばアクセルペダルが戻されて、燃料電池スタック1の要求出力電力が低下したときのスタック出口水温の変化の様子を示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the stack outlet water temperature when, for example, the accelerator pedal is returned and the required output power of the
図2に示すように、時刻t1で要求出力電力が低下すると、スタック出口水温は、要求出力電力が低下する前(以下「負荷変動前」という。)の定常状態におけるスタック出口水温T1から要求出力電力が低下した後(以下「負荷変動後」という。)の定常状態におけるスタック出口水温T2へと徐々に変化する。 As shown in FIG. 2, when the required output power is reduced at time t1, the stack outlet water temperature is the required output from the stack outlet water temperature T1 in the steady state before the required output power is reduced (hereinafter referred to as “before load change”). It gradually changes to the stack outlet water temperature T2 in a steady state after the power is reduced (hereinafter referred to as “after load change”).
このとき、電解質膜を適度に加湿された所定の湿潤状態に制御するために、カソード流量やカソード圧なども同時に制御される。しかしながら、カソード流量やカソード圧の変化速度に比べて、スタック出口水温の変化速度は遅い。 At this time, the cathode flow rate, the cathode pressure, and the like are simultaneously controlled in order to control the electrolyte membrane to a predetermined moistened state. However, the change rate of the stack outlet water temperature is slower than the change rate of the cathode flow rate and the cathode pressure.
要求出力電力の低下幅が大きい場合は、負荷変動前の定常状態におけるスタック出口水温T1と、負荷変動後の定常状態におけるスタック出口水温T2と、の差分(以下「スタック出口水温変動幅」という。)ΔT1が大きくなる。そうすると、スタック出口水温が負荷変動前の定常状態におけるスタック出口水温T1から負荷変動後の定常状態におけるスタック出口水温T2になるまでの間を過渡状態とすると、過渡状態の時間が長くなる。 When the required output power is greatly reduced, the difference between the stack outlet water temperature T1 in the steady state before the load change and the stack outlet water temperature T2 in the steady state after the load change (hereinafter referred to as “stack outlet water temperature fluctuation range”). ) ΔT1 increases. Then, when the stack outlet water temperature is in the transient state from the stack outlet water temperature T1 in the steady state before the load change to the stack outlet water temperature T2 in the steady state after the load change, the time of the transient state becomes long.
したがって、スタック出口水温変動幅ΔT1が大きい場合には、カソード流量やカソード圧が負荷変動後の最適値に制御されているにも関わらず、スタック出口水温のみが負荷変動後の最適値に対して一時的に高い状態が続くことになる。その結果、水蒸気となってカソードオフガスと共に燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量が一時的に多くなって燃料電池スタック1の内部水分量が減少し、一時的に燃料電池スタック1の内部が過乾燥状態となる。
Therefore, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is large, only the stack outlet water temperature is less than the optimum value after the load change, even though the cathode flow rate and the cathode pressure are controlled to the optimum values after the load change. It will remain high temporarily. As a result, the amount of generated water that becomes steam and is discharged to the outside of the
一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が小さい場合には、要求出力電力の低下によって電極反応によって発生する生成水量が減少するものの、カソード流量も低下するために、水蒸気となってカソードオフガスと共に燃料電池スタック1の外部に排出される生成水量が少なくなる。その結果、負荷変動前に燃料電池スタック1内の残留していた水分が排出されにくくなって、燃料電池スタック1の内部水分量が増加し、一時的に燃料電池スタック1の内部が過湿潤状態となる。
On the other hand, when the stack outlet water temperature fluctuation width ΔT1 is small, the amount of generated water due to the electrode reaction decreases due to a decrease in the required output power, but the cathode flow rate also decreases. The amount of generated water discharged outside the
そこで本実施形態では、要求出力電力が低下した後の過渡状態のときは、スタック出口水温変動幅ΔT1に応じて、カソード流量、カソード圧、カソード湿度及びスタック出口水温を制御することとした。以下、この本実施形態による燃料電池スタック1の内部水分量制御について説明する。
Therefore, in the present embodiment, in the transient state after the required output power is reduced, the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the stack outlet water temperature are controlled according to the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1. Hereinafter, the internal water content control of the
図3は、本実施形態による燃料電池スタック1の内部水分量制御について説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the internal water content control of the
ステップS1において、コントローラ5は、第1水温センサ46で検出したスタック出口水温など、各種センサの検出信号を読み込み、燃料電池システム100の運転状態を検出する。
In step S <b> 1, the controller 5 reads detection signals of various sensors such as the stack outlet water temperature detected by the first
ステップS2において、コントローラ5は、燃料電池システム100の運転状態に応じて、要求出力電力を算出する。
In step S <b> 2, the controller 5 calculates the required output power according to the operating state of the
ステップS3において、コントローラ5は、要求出力電力が低下したか否かを判定する。具体的には、今回算出した要求出力電力(以下「要求出力電力今回値」という。)が、前回算出した要求出力電力(以下「要求出力電力前回値」という。)よりも小さいか否かを判定する。コントローラ5は、要求出力電力が低下していなければステップS4の処理を行う。一方で、要求出力電力が低下していればステップS6の処理を行う。 In step S3, the controller 5 determines whether or not the required output power has decreased. Specifically, it is determined whether or not the requested output power calculated this time (hereinafter referred to as “required output power current value”) is smaller than the previously calculated requested output power (hereinafter referred to as “required output power previous value”). judge. If the requested output power has not decreased, the controller 5 performs the process of step S4. On the other hand, if the required output power is reduced, the process of step S6 is performed.
ステップS4において、コントローラ5は、要求出力電力低下後の過渡状態か否かを判定する。具体的には、過渡状態判定フラグが1に設定されているか否かを判定する。コントローラ5は、要求出力電力低下後の過渡状態であると判定したときはステップS10の処理を行い、そうでなければステップS5の処理を行う。 In step S4, the controller 5 determines whether or not it is a transient state after the required output power is reduced. Specifically, it is determined whether or not the transient state determination flag is set to 1. When it is determined that the controller 5 is in a transient state after the required output power is reduced, the controller 5 performs the process of step S10, and if not, performs the process of step S5.
ステップS5において、コントローラ5は、カソード流量等を通常制御によって調整する。具体的には、燃料電池スタック1の実内部抵抗と目標内部抵抗とに基づいて、実内部抵抗が目標内部抵抗となるようにカソード流量、カソード圧及びスタック出口水温をフィードバック制御する。カソード流量及びカソード圧力は、カソードコンプレッサ34及びカソード調圧弁40を制御することで調整される。また、スタック出口水温は、冷却水循環ポンプ45を制御することで調整される。
In step S5, the controller 5 adjusts the cathode flow rate and the like by normal control. Specifically, feedback control of the cathode flow rate, the cathode pressure, and the stack outlet water temperature is performed based on the actual internal resistance and target internal resistance of the
ステップS6において、コントローラ5は、過渡状態判定フラグを1に設定する。 In step S6, the controller 5 sets the transient state determination flag to 1.
ステップS7において、コントローラ5は、要求出力電力今回値に基づいて、推定スタック出口水温T2を算出する。推定スタック出口水温T2は、負荷変動後の定常状態におけるスタック出口水温のことであり、定常状態における出力電力とスタック出口水温との関係を予め実験等によって求めておき、マップとしてコントローラ5に記憶させておくことで、要求出力電力今回値に基づいて算出することができる。 In step S7, the controller 5 calculates the estimated stack outlet water temperature T2 based on the required output power current value. The estimated stack outlet water temperature T2 is the stack outlet water temperature in the steady state after the load change. The relationship between the output power in the steady state and the stack outlet water temperature is obtained in advance by experiments or the like, and stored in the controller 5 as a map. Thus, the required output power can be calculated based on the current value.
ステップS8において、コントローラ5は、スタック出口水温の前回値T1と、推定スタック出口水温T2と、の差分、すなわちスタック出口水温変動幅ΔT1を算出する。スタック出口水温の前回値T2は、負荷変動前の定常状態におけるスタック出口水温のことである。 In step S8, the controller 5 calculates the difference between the previous value T1 of the stack outlet water temperature and the estimated stack outlet water temperature T2, that is, the stack outlet water temperature fluctuation width ΔT1. The previous value T2 of the stack outlet water temperature is the stack outlet water temperature in the steady state before the load change.
ステップS9において、コントローラ5は、図4の各テーブルを参照し、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及びスタック出口水温を制御する。図4については後述する。 In step S9, the controller 5 refers to each table in FIG. 4 and controls the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the stack outlet water temperature during the transition based on the stack outlet water temperature fluctuation width ΔT1. FIG. 4 will be described later.
ステップS10において、コントローラ5は、スタック出口水温の今回値T3と、推定スタック出口水温T2と、の差分ΔT2を算出する。 In step S10, the controller 5 calculates a difference ΔT2 between the current value T3 of the stack outlet water temperature and the estimated stack outlet water temperature T2.
ステップS11において、コントローラ5は、スタック出口水温の今回値T3と推定スタック出口水温T2との差分ΔT2が、過渡状態終了判定値以下になったか否かを判定する。コントローラ5は、スタック出口水温の今回値T3と推定スタック出口水温T2との差分ΔT2が過渡状態終了判定値以下になっていれば、ステップS12の処理を行い、そうでなければ今回の処理を終了する。過渡状態終了判定値は、カソード流量やカソード圧の応答速度等を考慮して予め定められる値である。 In step S11, the controller 5 determines whether or not the difference ΔT2 between the current value T3 of the stack outlet water temperature and the estimated stack outlet water temperature T2 is equal to or lower than the transient state end determination value. The controller 5 performs the process of step S12 if the difference ΔT2 between the current value T3 of the stack outlet water temperature and the estimated stack outlet water temperature T2 is equal to or lower than the transient state end determination value, otherwise ends the current process. To do. The transition end determination value is a value determined in advance in consideration of the cathode flow rate, the response speed of the cathode pressure, and the like.
ステップS12において、過渡状態判定フラグを0に設定し、過渡状態が終了したと判定する。 In step S12, the transient state determination flag is set to 0, and it is determined that the transient state has ended.
図4は、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、要求出力電力が低下した後の過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を算出するためのテーブルである。 FIG. 4 is a table for calculating the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the cooling water flow rate at the time of transition after the required output power is reduced based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1.
図4(A)は、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、カソード流量を算出するテーブルである。 FIG. 4A is a table for calculating the cathode flow rate based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1.
図4(A)に示すように、スタック出口水温変動幅ΔT1が所定の乾湿判定値より小さいときは、燃料電池スタック1の過湿潤を抑制するために、カソード流量を負荷変動後の定常時に設定される流量よりも多くする。一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より大きいときは、燃料電池スタック1の過乾燥を抑制するために、カソード流量を負荷変動後の定常時に設定される流量よりも少なくする。乾湿判定値は、予め実験等によって定められる値である。
As shown in FIG. 4A, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is smaller than a predetermined dry / wet determination value, the cathode flow rate is set in a steady state after the load change to suppress overwetting of the
図4(B)は、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、カソード圧を算出するテーブルである。 FIG. 4B is a table for calculating the cathode pressure based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1.
図4(B)に示すように、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より小さいときは、燃料電池スタック1の過湿潤を抑制するために、カソード圧を負荷変動後の定常時に設定される圧力よりも低くする。一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より大きいときは、燃料電池スタック1の過乾燥を抑制するために、カソード圧を負荷変動後の定常時に設定される圧力よりも少なくする。
As shown in FIG. 4B, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is smaller than the dry / wet determination value, the cathode pressure is set in a steady state after the load fluctuation in order to suppress overwetting of the
図4(C)は、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、カソード湿度を算出するテーブルである。 FIG. 4C is a table for calculating the cathode humidity based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1.
図4(C)に示すように、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より小さいときは、燃料電池スタック1の過湿潤を抑制するために、カソード湿度を負荷変動後の定常時に設定される湿度よりも低くする。一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より大きいときは、燃料電池スタック1の過乾燥を抑制するために、カソード湿度を負荷変動後の定常時に設定される湿度よりも少なくする。
As shown in FIG. 4C, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is smaller than the dry / wet determination value, the cathode humidity is set in a steady state after the load fluctuation in order to suppress overwetting of the
図4(D)は、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、冷却水流量を算出するテーブルである。 FIG. 4D is a table for calculating the coolant flow rate based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1.
図4(D)に示すように、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より小さいときは、燃料電池スタック1の過湿潤を抑制するために、冷却水流量を負荷変動後の定常時に設定される流量よりも少なくする。一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾湿判定値より大きいときは、燃料電池スタック1の過乾燥を抑制するために、冷却水流量を負荷変動後の定常時に設定される流量よりも多くする。
As shown in FIG. 4D, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is smaller than the dry / wet determination value, the cooling water flow rate is set at a steady time after the load fluctuation in order to suppress overwetting of the
以上説明した本実施形態によれば、要求出力電力が低下した後の過渡状態のときは、スタック出口水温変動幅ΔT1に応じてカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を制御することとした。 According to the present embodiment described above, in the transient state after the required output power is reduced, the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the cooling water flow rate are controlled according to the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1. did.
具体的には、スタック出口水温変動幅ΔT1が所定の乾湿判定値よりも大きいときは、燃料電池スタックの過乾燥を抑制するために、負荷変動後の定常時よりも燃料電池スタック1の内部水分量が増加するようにカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を制御することとした。
Specifically, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is larger than a predetermined dry / wet determination value, in order to suppress overdrying of the fuel cell stack, the internal water content of the
一方で、スタック出口水温変動幅ΔT1が所定の乾湿判定値以下のときは、燃料電池スタックの過湿潤を抑制するために、負荷変動後の定常時よりも燃料電池スタック1の内部水分量が低下するようにカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を制御することとした。
On the other hand, when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is equal to or less than a predetermined dry / wet determination value, the internal moisture content of the
これにより、要求出力電力が低下した後の過渡状態における燃料電池スタック1の内部水分量を最適な状態に保つことができるので、燃料電池スタック1内部の過乾燥及び過湿潤を抑制することができる。
Thereby, since the internal moisture content of the
また、本実施形態では燃料電池スタック1の過乾燥を抑制する際に、電極反応による生成水量を増大させるために出力電力を一時的に増大させることもないので、不用な電力の発生を抑制することができる。さらに、このように不用な電力を発生させると、その電力をバッテリに充電させる必要があり、バッテリの充電率によっては過乾燥を抑制する制御自体を実施できなくなる。これに対して本実施形態では、バッテリの充電率に関わらず燃料電池スタック1の過乾燥を抑制することができる。
Further, in this embodiment, when the overdrying of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、スタック出口水温に応じて乾湿判定値を補正する点で第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態では上述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the wet / dry determination value is corrected according to the stack outlet water temperature. Hereinafter, the difference will be mainly described. In the following embodiments, the same reference numerals are used for portions that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
燃料電池スタック1に流入する冷却水温(スタック入口水温)が高くなるほど、燃料電池スタック1の内部は乾燥する傾向となる。したがって、スタック入口水温が高くなると、スタック出口水温変動幅ΔT1が第1実施形態で説明した所定の乾湿判定値よりも小さい場合であっても、燃料電池スタック1の内部水分量が減少してしまうおそれがある。
As the cooling water temperature (stack inlet water temperature) flowing into the
そこで本実施形態では、スタック入口水温に応じて乾湿判定値を補正することとした。具体的には、スタック入口水温が高くなるほど、乾湿判定値が小さくなるように補正することとした。 Therefore, in this embodiment, the wet / dry determination value is corrected according to the stack inlet water temperature. Specifically, correction is made so that the wet / dry determination value decreases as the stack inlet water temperature increases.
図5は、スタック出口水温変動幅ΔT1とスタック入口水温とに基づいて、要求出力電力が低下した後の過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を算出するための各マップである。本実施形態では、第1実施形態で説明した図3のフローチャートのステップS8において、このマップを参照して要求出力電力が低下した後の過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を算出する。 FIG. 5 is a map for calculating the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the cooling water flow rate at the time of transition after the required output power is reduced based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 and the stack inlet water temperature. is there. In the present embodiment, the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the cooling water flow rate at the time of transition after the required output power is reduced with reference to this map in step S8 of the flowchart of FIG. 3 described in the first embodiment. Is calculated.
図5に示すように、各マップは、スタック入口水温が高くなるほど、乾湿判定値が小さくなるように作成されている。 As shown in FIG. 5, each map is created so that the wet / dry determination value decreases as the stack inlet water temperature increases.
以上説明した本実施形態によれば、要求出力電力が低下した後の過渡状態における燃料電池スタック1の内部水分量をより最適な状態に保つことができるので、燃料電池スタック1内部の過乾燥及び過湿潤を抑制することができる。
According to the present embodiment described above, the internal moisture content of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、過渡時におけるカソード流量の制御方法が第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the method of controlling the cathode flow rate at the time of transition. Hereinafter, the difference will be mainly described.
図6は、本実施形態による燃料電池スタック1の内部水分量制御について説明するフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the internal water content control of the
ステップS31において、コントローラ5は、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値以上か否かを判定する。コントローラは、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値以上であればステップS32の処理を行い、所定値未満であればステップS33の処理を行う。 In step S31, the controller 5 determines whether or not the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is equal to or greater than the drying determination value. The controller performs the process of step S32 if the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is equal to or greater than the drying determination value, and performs the process of step S33 if it is less than the predetermined value.
ステップS32において、コントローラ5は、過乾燥対策を実施する。具体的には、過渡時におけるカソード流量を、ステップS5の通常制御によって設定されるカソード流量よりも少なくする。これは、要求出力電力の低下幅が大きく、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値以上になったときに、カソード流量を通常制御によって設定されるカソード流量に制御してしまうと、燃料電池スタック1の温度が高いままであることによる過乾燥が生じるおそれがあるためである。なお、過乾燥対策として、カソード流量のほかにもカソード圧、カソード湿度及びスタック出口水温を制御しても良い。 In step S <b> 32, the controller 5 implements measures against overdrying. Specifically, the cathode flow rate at the time of transition is made smaller than the cathode flow rate set by the normal control in step S5. This is because if the cathode output is controlled to the cathode flow rate set by the normal control when the required output power is greatly reduced and the stack outlet water temperature fluctuation width ΔT1 is equal to or greater than the dry determination value, the fuel cell stack This is because overdrying may occur due to the temperature of 1 remaining high. As a measure against overdrying, the cathode pressure, cathode humidity, and stack outlet water temperature may be controlled in addition to the cathode flow rate.
ステップS33において、コントローラ5は、前述の過乾燥対策を制限する。具体的には、過渡時におけるカソード流量の減少量を、ステップS32の場合よりも少なくする。つまり、このステップでは、過渡時におけるカソード流量を、ステップS5の通常制御によって設定されるカソード流量よりは少なくするものの、ステップS32の過乾燥対策によって設定されるカソード流量よりは多くする。これは、要求出力電力の低下幅が小さく、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値未満のときに前述の過乾燥対策をそのまま実施すると、カソード流量が少なくなり過ぎて燃料電池スタック1内の水分が排出されにくくなり、フラッディングが生じるおそれがあるためである。過乾燥対策を制限する場合のカソード流量の減少量は、適合等によって求めれば良く、フラッディングを完全に防止するために、カソード流量を通常制御で設定されるカソード流量よりも多くしても良い。なお、スタップS33において、前述の過乾燥対策を禁止することにしても良い。
In step S33, the controller 5 restricts the above-mentioned measures against overdrying. Specifically, the amount of decrease in the cathode flow rate during the transition is made smaller than in the case of step S32. That is, in this step, the cathode flow rate at the time of transition is made smaller than the cathode flow rate set by the normal control in step S5, but larger than the cathode flow rate set by the overdrying countermeasure in step S32. This is because if the above-mentioned countermeasure against overdrying is carried out as it is when the required output power decrease width is small and the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is less than the dryness determination value, the cathode flow rate becomes too small and the moisture in the
図7及び図8は、本実施形態による燃料電池スタック1の内部水分量制御の動作について説明するタイムチャートである。なお、図7は、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値以上になっているときの様子を示した図である。図8は、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値未満になっているときの様子を示した図である。
7 and 8 are time charts for explaining the operation of controlling the internal water content of the
図7及び図8に示すように、過渡時においては、カソード流量を定常時よりも少なくするが、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値未満の場合は、スタック出口水温変動幅ΔT1が乾燥判定値以上のときと比べて、カソード流量の減少量を少なくする。このようにすることでも、第1実施形態と同様に、燃料電池スタック1の過乾燥及び過湿潤を抑制することができる。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the cathode flow rate is made smaller in the transient state than in the steady state, but when the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is less than the drying determination value, the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 is determined to be dry. Reduce the amount of decrease in cathode flow rate compared to when the value is higher than the value. By doing in this way as well as the first embodiment, overdrying and overwetting of the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば上記の各実施形態では、負荷変動後の要求出力電力に基づいて負荷変動後の定常状態におけるスタック出口水温(推定スタック出口水温)を算出していた。 For example, in each of the above embodiments, the stack outlet water temperature (estimated stack outlet water temperature) in a steady state after load change is calculated based on the required output power after load change.
しかしながら、推定スタック出口水温の算出方法はこのような方法に限られるものではなく、要求出力電力と外気温と基づいて算出しても良い。具体的には、要求出力電力が小さいときほど推定スタック冷却水温を小さくする。そして、外気温に応じてスタック入口水温が変化するので、外気温が低いときほど推定スタック冷却水温を小さくする。 However, the method for calculating the estimated stack outlet water temperature is not limited to such a method, and may be calculated based on the required output power and the outside air temperature. Specifically, the estimated stack cooling water temperature is decreased as the required output power is smaller. Since the stack inlet water temperature changes according to the outside air temperature, the estimated stack cooling water temperature is decreased as the outside air temperature is lower.
また、上記の各実施形態では、負荷変動後の要求出力電力に基づいて負荷変動後の定常状態におけるスタック出口水温(推定スタック出口水温)を算出し、負荷変動前のスタック出口水温から推定スタック出口水温を引くことでスタック出口水温変動幅ΔT1を算出していた。そして、スタック出口水温変動幅ΔT1に基づいて、要求出力電力が低下した後の過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を制御していた。 In each of the above embodiments, the stack outlet water temperature in the steady state after the load change (estimated stack outlet water temperature) is calculated based on the required output power after the load change, and the estimated stack outlet is calculated from the stack outlet water temperature before the load change. The stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1 was calculated by subtracting the water temperature. Based on the stack outlet water temperature fluctuation range ΔT1, the cathode flow rate, the cathode pressure, the cathode humidity, and the cooling water flow rate during the transition after the required output power is reduced are controlled.
しかしながら、このような方法に限られるものではなく、要求出力電力の変動幅に基づいて、要求出力電力が低下した後の過渡時におけるカソード流量、カソード圧、カソード湿度及び冷却水流量を直接制御しても良い。 However, the present invention is not limited to this method, and the cathode flow rate, cathode pressure, cathode humidity, and cooling water flow rate at the time of transition after the required output power decreases are directly controlled based on the fluctuation range of the required output power. May be.
また、上記の各実施形態では、要求出力電力が低下した後の過渡状態が終了したか否かの判定を、スタック出口水温の今回値と推定スタック出口水温との差分が、過渡状態終了判定値以下になったか否かで判定していた。 Further, in each of the above embodiments, the determination as to whether or not the transient state after the reduction of the required output power has ended is made based on the difference between the current value of the stack outlet water temperature and the estimated stack outlet water temperature being the transient state end determination value. Judgment was made based on whether or not:
しかしながら、過渡状態が終了したか否かの判定は、このような方法に限られるものではなく、例えば、要求出力電力が低下してから所定時間経過後に終了したと判定しても良い。また、所定時間をスタック出口水温変動幅ΔT1や要求出力電力の変動幅に応じて変更しても良い。 However, the determination of whether or not the transient state has ended is not limited to such a method. For example, it may be determined that the transition has ended after a predetermined time has elapsed since the required output power has decreased. Further, the predetermined time may be changed in accordance with the stack outlet water temperature fluctuation width ΔT1 and the fluctuation width of the required output power.
また、上記の各実施形態では、WRDバイパス通路37をカソードガス供給通路31に設けたが、WRD36の除湿部362を迂回するようにカソードガス排出通路32に設けても良い。
In each of the above embodiments, the
また、第2実施形態では、乾湿判定値をスタック入口水温に基づいて補正していたが、これに限られるものではない。スタック入口水温は、ラジエータによって外気温と同等の温度まで冷却される。したがって、スタック入口水温の代わりに外気温に基づいて乾湿判定値を補正して良い。 In the second embodiment, the dry / wet determination value is corrected based on the stack inlet water temperature. However, the present invention is not limited to this. The stack inlet water temperature is cooled to a temperature equivalent to the outside air temperature by the radiator. Therefore, the wet / dry determination value may be corrected based on the outside air temperature instead of the stack inlet water temperature.
1 燃料電池スタック(燃料電池)
100 燃料電池システム
S6 推定温度算出手段
S8 内部水分量制御手段
1 Fuel cell stack (fuel cell)
100 Fuel cell system S6 Estimated temperature calculation means S8 Internal moisture content control means
Claims (9)
前記燃料電池の目標内部水分量と実水分量とに基づいて、前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを制御する定常時内部水分量制御手段と、
前記燃料電池の要求出力が低下するときは、前記定常時内部水分量制御手段により設定される前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを、前記燃料電池の内部水分量が増加するように補正する要求出力低下時補正手段と、
を備え、
前記要求出力低下時補正手段は、
前記燃料電池の要求出力の低下量が小さい場合は、要求出力低下後の過渡時において、前記パラメータを補正して、低下後の要求出力に応じた前記内部水分量に対する補正増加量を、前記出力低下量が大きいときに比して小さくする、ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system for generating power by supplying anode gas and cathode gas to a fuel cell,
Based on the target internal moisture content and the actual moisture content of the fuel cell, a steady-state internal moisture content control means for controlling a parameter that affects the internal moisture content of the fuel cell;
When the required output of the fuel cell decreases, a parameter that is set by the steady-state internal moisture amount control means that affects the internal moisture amount of the fuel cell is set so that the internal moisture amount of the fuel cell increases. A correction means at the time of required output reduction to correct,
With
The required output reduction correction means is
If the amount of decrease in required output of the fuel cell is small, in transient after required output decreased, by correcting the parameters, the correction amount of increase against the internal water content in accordance with the required output after reduction, the A fuel cell system characterized in that the fuel cell system is smaller than when the output reduction amount is large.
前記燃料電池の要求出力が低下したときに、要求出力低下後の定常時における前記燃料電池の推定温度を算出する推定温度算出手段と、
要求出力低下前の前記燃料電池の温度と、前記燃料電池の推定温度と、の差分が所定値以下のときは、要求出力低下後の定常時よりも前記燃料電池の内部水分量が低下するように、前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを制御する内部水分量制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system for generating power by supplying anode gas and cathode gas to a fuel cell,
Estimated temperature calculation means for calculating an estimated temperature of the fuel cell in a steady state after a decrease in the required output when the required output of the fuel cell decreases;
When the difference between the temperature of the fuel cell before the decrease in the required output and the estimated temperature of the fuel cell is equal to or less than a predetermined value, the internal moisture content of the fuel cell is decreased as compared with the steady state after the decrease in the required output. And an internal water content control means for controlling a parameter that affects the internal water content of the fuel cell;
A fuel cell system comprising:
要求出力低下前の前記燃料電池の温度と、前記燃料電池の推定温度と、の差分が所定値より大きいときは、要求出力低下後の定常時よりも前記燃料電池の内部水分量が増加するように、前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを制御する、
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。 The internal moisture content control means includes:
When the difference between the temperature of the fuel cell before the decrease in the required output and the estimated temperature of the fuel cell is larger than a predetermined value, the internal moisture amount of the fuel cell increases more than in the steady state after the decrease in the required output. And controlling parameters that affect the internal moisture content of the fuel cell,
The fuel cell system according to claim 2.
前記燃料電池に流入する冷却水温が低いときほど、前記所定値を小さくする、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の燃料電池システム。 The internal moisture content control means includes:
The lower the cooling water temperature flowing into the fuel cell, the smaller the predetermined value,
The fuel cell system according to claim 2 or claim 3, wherein
外気温が低いときほど、前記所定値を小さくする、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の燃料電池システム。 The internal moisture content control means includes:
The lower the outside temperature is, the smaller the predetermined value is.
The fuel cell system according to claim 2 or claim 3, wherein
要求出力が小さいときほど、また、外気温が低いときほど、前記燃料電池の推定温度を低くする、
ことを特徴とする請求項2から請求項5までのいずれか1つに記載の燃料電池システム。 The estimated temperature calculating means includes
The lower the required output and the lower the outside air temperature, the lower the estimated temperature of the fuel cell.
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 5, wherein
ことを特徴とする請求項2から請求項6までのいずれか1つに記載の燃料電池システム。 The parameter that affects the internal moisture content of the fuel cell is at least one of a cathode gas flow rate, a cathode gas pressure, a cathode gas humidity, and a temperature of the fuel cell.
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 6, wherein
ことを特徴とする請求項2から請求項7までのいずれか1つに記載の燃料電池システム。 The temperature of the fuel cell is a temperature of cooling water discharged from the fuel cell.
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 7, characterized in that:
前記燃料電池の要求出力が低下したときのその要求出力の低下幅が所定値以下のときは、要求出力低下後の定常時よりも前記燃料電池の内部水分量が低下するように、前記燃料電池の内部水分量に影響を与えるパラメータを制御する内部水分量制御手段を備える、
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system for generating power by supplying anode gas and cathode gas to a fuel cell,
When the required output of the fuel cell is reduced, when the reduction width of the required output is equal to or less than a predetermined value, the fuel cell has a lower internal moisture content than the steady state after the reduction of the required output. An internal water content control means for controlling a parameter that affects the internal water content of
A fuel cell system.
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