JP6326754B2

JP6326754B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP6326754B2
Application number: JP2013205026A
Authority: JP
Inventors: 内田　浩司; 浩司内田; 真人小田嶋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015069910A

Description

この発明は、燃料電池にアノードガスを供給する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that supplies anode gas to a fuel cell.

従来の燃料電池システムとして、高圧タンクからアノードガスを燃料電池に供給するものがある（特許文献１参照）。 As a conventional fuel cell system, there is one that supplies anode gas from a high-pressure tank to a fuel cell (see Patent Document 1).

特開２００５−２４３４７６号公報JP 2005-243476 A

レイアウトの自由度向上のため、現在開発中の燃料電池システムでは、アノードガスを充填する寸法の異なる複数本の高圧タンクが搭載されており、各高圧タンクからガス通路を介してアノードガスが燃料電池へ供給される。 In order to improve the flexibility of the layout, the fuel cell system currently under development is equipped with multiple high-pressure tanks with different dimensions for filling the anode gas, and the anode gas is fed from each high-pressure tank through the gas passage. Supplied to.

個々の高圧タンクには、それぞれ調圧装置が設けられている。調圧装置には、逆止弁と電磁弁とが並列に設けられており、ガス充填時には逆止弁を通じて高圧タンクにアノードガスが充填され、発電時には電磁弁を制御して高圧タンクからガス通路にアノードガスが供給される。 Each high-pressure tank is provided with a pressure regulator. In the pressure regulator, a check valve and a solenoid valve are provided in parallel. When filling the gas, the high pressure tank is filled with anode gas through the check valve. During power generation, the solenoid valve is controlled to control the gas passage from the high pressure tank. Is supplied with anode gas.

各調圧装置の電磁弁は、燃料電池システムを停止するときには閉じられ、起動するときには開けられる。電磁弁を開ける時には、電磁弁のコイルに大きな電流を流す必要があり、全ての電磁弁を同時に開けようとすると、各電磁弁に供給する電力がタンク本数に乗じた値になってしまう。この対策として調圧装置に対する供給電力を低減するには、１個ずつ順番に各電磁弁を開けることが望ましい。 The solenoid valve of each pressure regulator is closed when the fuel cell system is stopped, and is opened when the fuel cell system is started. When opening the solenoid valves, it is necessary to flow a large current through the coil of the solenoid valve. If all the solenoid valves are opened simultaneously, the power supplied to each solenoid valve is multiplied by the number of tanks. As a countermeasure, it is desirable to open each solenoid valve one by one in order to reduce the power supplied to the pressure regulator.

しかしながら、アノードガスの充填中や供給中に高圧タンク間の内部温度にばらつきが生じるような場合には、システム停止後に各電磁弁を１個ずつ順番に開けようとすると、調圧装置の性能を低下させる可能性がある。 However, if the internal temperature between the high-pressure tanks varies during the filling or supply of the anode gas, if the solenoid valves are opened one by one after the system is stopped, the performance of the pressure regulator will be reduced. There is a possibility of lowering.

例えば、燃料電池へのアノードガスの供給量が多くなるほど、高圧タンクの内部温度が低下するため、高圧タンクごとにアノードガスの供給量が変わるようなシステムでは、各高圧タンクの内部温度にばらつきが生じる。この状態でシステムが停止され、各高圧タンクが、外気温度に収束すると、ガスの状態方程式に従って各高圧タンクの内部圧力にばらつきが生じる。 For example, since the internal temperature of the high-pressure tank decreases as the amount of anode gas supplied to the fuel cell increases, in a system in which the amount of anode gas supplied varies from one high-pressure tank to another, the internal temperature of each high-pressure tank varies. Arise. When the system is stopped in this state and each high-pressure tank converges to the outside air temperature, the internal pressure of each high-pressure tank varies according to the gas state equation.

各高圧タンクの内部圧力にばらつきがある状態で燃料電池が起動された場合に、圧力の大きな高圧タンクから先に調圧装置の電磁弁を開けると、ガス通路の圧力が他の高圧タンクの圧力よりも高くなる。このため、他の高圧タンクの調圧装置では、逆止弁からアノードガスが高圧タンクに逆流する。このように、燃料電池システムを起動するたびに逆止弁がアノードガスの逆流によって余計に作動するため、逆止弁の耐久性が低下してしまう。 If the fuel cell is started with the internal pressure of each high-pressure tank varied, if the pressure regulator's solenoid valve is opened before the high-pressure tank with high pressure, the pressure in the gas passage will be the pressure of the other high-pressure tank. Higher than. For this reason, in the other high pressure tank pressure regulators, the anode gas flows backward from the check valve to the high pressure tank. Thus, every time the fuel cell system is activated, the check valve operates excessively due to the backflow of the anode gas, so that the durability of the check valve decreases.

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、アノードガスのタンクに設けられた調圧装置の性能劣化を抑制する燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that suppresses performance deterioration of a pressure regulator provided in an anode gas tank.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。 The present invention solves the above problems by the following means.

この発明による燃料電池システムのある態様は、燃料電池にそれぞれ同等の圧力でアノードガスを供給する複数のタンクと、前記複数のタンクにそれぞれ設けられ、アノードガスを充填又は供給するための複数の調圧装置と、を含む。そして燃料電池システムは、前記複数の調圧装置のそれぞれに接続され、各タンクのアノードガスを通すガス通路を含む。さらに燃料電池システムは、前記燃料電池を起動するときに、前記燃料電池を停止したときの前記各タンクのうち温度が高い方のタンクから１個ずつ順番に各調圧装置を開ける調圧装置制御部を含む。調圧装置のそれぞれは、前記タンクの温度が高くなるほど、当該調圧装置を開けるのに必要なピーク電力が大きくなる電磁弁を有する。また、調圧装置制御部は、各タンクにアノードガスを充填せずに燃料電池を起動するときには、燃料電池を停止したときの各タンクの温度が高い方のタンクから１個ずつ順番に各調圧装置を開け、各タンクにアノードガスを充填してから燃料電池を起動するときには、電磁弁の温度が最も高い調圧装置を、他の調圧装置のうち少なくともひとつの調圧装置よりも先に開ける。 An aspect of the fuel cell system according to the present invention includes a plurality of tanks that supply anode gas to the fuel cell at an equal pressure, and a plurality of tanks that are respectively provided in the plurality of tanks and are filled or supplied with the anode gas. A pressure device. The fuel cell system includes a gas passage that is connected to each of the plurality of pressure regulators and passes the anode gas of each tank. Further, the fuel cell system controls the pressure regulator to open each pressure regulator one by one from the tank with the higher temperature among the tanks when the fuel cell is stopped when starting the fuel cell. part of the including. Each of the pressure regulators has an electromagnetic valve in which the peak power required to open the pressure regulator increases as the temperature of the tank increases. In addition, when the fuel cell is started without filling each tank with the anode gas, the pressure regulator control unit adjusts each of the tanks one by one from the tank with the higher temperature when the fuel cell is stopped. When starting the fuel cell after opening the pressure device and filling each tank with anode gas, the pressure regulator with the highest temperature of the solenoid valve should be placed before at least one of the other pressure regulators. Open to.

この態様によれば、燃料電池を起動するときに複数のタンクのうち圧力の低いタンクの調圧装置から先に開けるので、タンク間の圧力差によって生じるアノードガスの逆流を抑えることができる。したがって、アノードガスの逆流に伴う調圧装置の性能劣化を抑制することができる。 According to this aspect, when starting the fuel cell, the pressure regulator of the tank having a low pressure among the plurality of tanks is opened first, so that the backflow of the anode gas caused by the pressure difference between the tanks can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the performance deterioration of the pressure regulator associated with the backflow of the anode gas.

図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システムに関する概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram relating to a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 図２は、燃料電池システムで用いられるタンク搭載ユニットを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a tank mounting unit used in the fuel cell system. 図３は、各高圧タンクに設けられた調圧装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a pressure regulating device provided in each high-pressure tank. 図４は、システム停止時の高圧タンク群の内部温度のばらつきに伴うシステム起動時の高圧タンク群の内部圧力の大小関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the magnitude relationship of the internal pressure of the high-pressure tank group at the time of system startup accompanying the variation in the internal temperature of the high-pressure tank group at the time of system stop. 図５は、燃料電池システムの停止方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a method for stopping the fuel cell system. 図６は、起動時に各調圧装置を順次開弁する方法を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a method of sequentially opening each pressure regulating device at the time of activation. 図７は、アノードガスの充填直後の高圧タンク群の内部温度を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the internal temperature of the high-pressure tank group immediately after filling with the anode gas. 図８は、本発明の第２実施形態におけるアノードガス充填後の開弁順序を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a valve opening sequence after filling with anode gas in the second embodiment of the present invention. 図９は、アノードガス充填後に各調圧装置を順次開弁する方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a method of sequentially opening each pressure regulator after filling with the anode gas.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の各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 accompanying drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１に関する概略構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram relating to a fuel cell system 1 according to a first embodiment of the present invention.

燃料電池システム１は、燃料電池スタック２にアノードガス及びカソードガスを供給して、燃料電池スタック２に接続される負荷に応じて発電する電源システムである。本実施形態では、燃料電池システム１は車両に搭載される。 The fuel cell system 1 is a power supply system that supplies anode gas and cathode gas to the fuel cell stack 2 and generates electric power according to a load connected to the fuel cell stack 2. In the present embodiment, the fuel cell system 1 is mounted on a vehicle.

燃料電池システム１は、燃料電池スタック２と、アノードガス供給装置３と、コントローラ５と、を備える。 The fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 2, an anode gas supply device 3, and a controller 5.

燃料電池スタック２は、複数枚の燃料電池を積層したものである。燃料電池スタック２は、車両を駆動する駆動モータなどの負荷に必要な電力を発電する。 The fuel cell stack 2 is a stack of a plurality of fuel cells. The fuel cell stack 2 generates electric power necessary for a load such as a drive motor that drives the vehicle.

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）とで挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）と、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）とを外部から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。 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 (fuel gas). Electric power is generated by supplying an oxidant gas) from the outside. 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)

この電極反応（１）及び（２）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).

燃料電池を自動車の動力源として使用する場合には、駆動モータから要求される電力が大きいため、燃料電池を数百枚積層させている。 When a fuel cell is used as a power source for an automobile, a large amount of power is required from the drive motor, and therefore several hundred fuel cells are stacked.

燃料電池スタック２にカソードガスを供給・排出するカソードガス給排装置、及び燃料電池スタック２を冷却する冷却装置については、本発明の主要部ではないので図示を省略している。 The cathode gas supply / discharge device that supplies and discharges the cathode gas to / from the fuel cell stack 2 and the cooling device that cools the fuel cell stack 2 are not shown in FIG.

アノードガス供給装置３は、高圧タンク３１と、アノードガス供給通路３２と、調圧弁３３と、圧力センサ３４と、アノードガス排出通路３５と、バッファタンク３６と、パージ通路３７と、パージ弁３８と、を備える。 The anode gas supply device 3 includes a high-pressure tank 31, an anode gas supply passage 32, a pressure regulating valve 33, a pressure sensor 34, an anode gas discharge passage 35, a buffer tank 36, a purge passage 37, and a purge valve 38. .

高圧タンク３１は、燃料電池スタック２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 pressure tank 31 stores the anode gas supplied to the fuel cell stack 2 in a high pressure state.

アノードガス供給通路３２は、高圧タンク３１から排出されたアノードガスを燃料電池スタック２に供給するための通路である。アノードガス供給通路３２の一端部が高圧タンク３１に接続され、他端部が燃料電池スタック２のアノードガス入口孔２１に接続される。 The anode gas supply passage 32 is a passage for supplying the anode gas discharged from the high-pressure tank 31 to the fuel cell stack 2. One end of the anode gas supply passage 32 is connected to the high-pressure tank 31, and the other end is connected to the anode gas inlet hole 21 of the fuel cell stack 2.

調圧弁３３は、アノードガス供給通路３２に設けられる。調圧弁３３は、高圧タンク３１から排出されたアノードガスを所望の圧力に調節して燃料電池スタック２に供給する。調圧弁３３は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ５によって制御される。 The pressure regulating valve 33 is provided in the anode gas supply passage 32. The pressure regulating valve 33 adjusts the anode gas discharged from the high-pressure tank 31 to a desired pressure and supplies it to the fuel cell stack 2. The pressure regulating valve 33 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 5.

圧力センサ３４は、調圧弁３３よりも下流のアノードガス供給通路３２に設けられる。圧力センサ３４は、調圧弁３３よりも下流のアノードガス供給通路３２を流れるアノードガスの圧力を検出する。 The pressure sensor 34 is provided in the anode gas supply passage 32 downstream of the pressure regulating valve 33. The pressure sensor 34 detects the pressure of the anode gas flowing through the anode gas supply passage 32 downstream of the pressure regulating valve 33.

アノードガス排出通路３５の一端部は燃料電池スタック２のアノードガス出口孔２２に接続され、他端部がバッファタンク３６の上部に接続される。アノードガス排出通路３５には、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、カソード側からアノードガス流路にクロスリークしてきた窒素や水蒸気などの不純ガスと、の混合ガス（以下「アノードオフガス」という。）が排出される。 One end of the anode gas discharge passage 35 is connected to the anode gas outlet hole 22 of the fuel cell stack 2, and the other end is connected to the upper portion of the buffer tank 36. The anode gas discharge passage 35 has a mixed gas (hereinafter referred to as “anode off gas”) of excess anode gas that has not been used for the electrode reaction and impure gas such as nitrogen or water vapor that has cross-leaked into the anode gas flow path from the cathode side. ") Is discharged.

バッファタンク３６は、アノードガス排出通路３５を通って流れてきたアノードオフガスを一旦蓄える。アノードオフガス中の水蒸気の一部は、バッファタンク３６内で凝縮して液水となり、アノードオフガスから分離される。 The buffer tank 36 temporarily stores the anode off gas that has flowed through the anode gas discharge passage 35. A part of the water vapor in the anode off gas is condensed in the buffer tank 36 to become liquid water and separated from the anode off gas.

パージ通路３７の一端部は、バッファタンク３６の下部に接続され、パージ通路３７の他端部は、開口端となっている。バッファタンク３６に溜められたアノードオフガス及び液水は、パージ通路３７を通って開口端から外気へ排出される。 One end of the purge passage 37 is connected to the lower portion of the buffer tank 36, and the other end of the purge passage 37 is an open end. The anode off gas and liquid water stored in the buffer tank 36 are discharged from the opening end to the outside air through the purge passage 37.

パージ弁３８は、パージ通路３７に設けられる。パージ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ５によって制御される。 The purge valve 38 is provided in the purge passage 37. The purge valve 38 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 5.

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。 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).

コントローラ５には、前述した圧力センサ３４の他にも各種センサからの信号が入力される。例えば、各種センサとしては、車両に設けられた始動キーのオンオフ切替えに基づいて燃料電池システム１の始動要求及び停止要求を検出するキーセンサ５１や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサなどがある。 In addition to the pressure sensor 34 described above, signals from various sensors are input to the controller 5. For example, various sensors include a key sensor 51 that detects a start request and a stop request of the fuel cell system 1 based on on / off switching of a start key provided in a vehicle, an accelerator stroke sensor that detects an amount of depression of an accelerator pedal, and the like. is there.

コントローラ５は、各種センサからの入力信号に基づいて調圧弁３３やパージ弁３８の開度を調節してバッファタンク３６から排出するアノードオフガスの流量を調節し、バッファタンク３６内のアノードガス濃度を一定以下に保つ。 The controller 5 adjusts the flow rate of the anode off gas discharged from the buffer tank 36 by adjusting the opening of the pressure regulating valve 33 and the purge valve 38 based on the input signals from various sensors, and adjusts the anode gas concentration in the buffer tank 36. Keep below a certain level.

図２は、燃料電池システムのタンク搭載ユニット１０を上から見た概要図である。 FIG. 2 is a schematic view of the tank mounting unit 10 of the fuel cell system as viewed from above.

タンク搭載ユニット１０は、図１に示したような燃料電池システムに用いられる。本実施形態では、タンク搭載ユニット１０は、調圧弁３３よりも後方に４本の高圧タンク３１１〜３１４を順に並べて搭載するものである。タンク搭載ユニット１０は、ここでは図示していないが、４本の高圧タンク３１１〜３１４を連結する複数のフレームによって構成される。タンク搭載ユニット１０は、例えば高圧タンク３１１〜３１４が、車両の前方ＦＲすなわち車両の進行方向に対して横方向に配列されるように車両に据え付けられる。 The tank mounting unit 10 is used in a fuel cell system as shown in FIG. In this embodiment, the tank mounting unit 10 mounts four high-pressure tanks 311 to 314 in order behind the pressure regulating valve 33. The tank mounting unit 10 is configured by a plurality of frames that connect the four high-pressure tanks 311 to 314, which are not shown here. The tank mounting unit 10 is installed in a vehicle such that, for example, the high-pressure tanks 311 to 314 are arranged in a lateral direction with respect to the front FR of the vehicle, that is, the traveling direction of the vehicle.

高圧タンク３１１〜３１４は、図１に示した高圧タンク３１に対応する高圧タンク群である。高圧タンク３１１〜３１４としては、レイアウトの自由度向上のため、寸法の異なるタンクが用いられる。本実施形態では、高圧タンク３１１は、高圧タンク３１２〜３１４よりも内部の容積が大きく、高圧タンク３１２〜３１４の各々の容積は、互いに同一である。 The high pressure tanks 311 to 314 are a high pressure tank group corresponding to the high pressure tank 31 shown in FIG. As the high-pressure tanks 311 to 314, tanks having different dimensions are used in order to improve the layout flexibility. In the present embodiment, the high-pressure tank 311 has a larger internal volume than the high-pressure tanks 312 to 314, and the respective volumes of the high-pressure tanks 312 to 314 are the same.

本実施形態では、高圧タンク３１１の内部容積は約４５Ｌ（リットル）であり、高圧タンク３１２〜３１４は約２５Ｌである。高圧タンク３１１〜３１４の先端部分には、それぞれ調圧装置３１１ａ〜３１４ａが設けられている。 In the present embodiment, the internal volume of the high-pressure tank 311 is about 45 L (liter), and the high-pressure tanks 312 to 314 are about 25 L. Pressure adjusting devices 311a to 314a are provided at the tip portions of the high pressure tanks 311 to 314, respectively.

調圧装置３１１ａ〜３１４ａは、高圧タンク３１１〜３１４を開閉するバルブ装置である。調圧装置３１１ａ〜３１４ａは、コントローラ５によって制御される。調圧装置３１１ａ〜３１４ａを開けることにより、高圧タンク３１１〜３１４から調圧弁３３を介して燃料電池スタック２にアノードガスが供給される。一方、調圧装置３１１ａ〜３１４ａを閉じることにより、アノードガスの供給が停止される。 The pressure regulating devices 311a to 314a are valve devices that open and close the high pressure tanks 311 to 314. The pressure adjusting devices 311 a to 314 a are controlled by the controller 5. By opening the pressure regulating devices 311a to 314a, the anode gas is supplied from the high pressure tanks 311 to 314 to the fuel cell stack 2 via the pressure regulating valve 33. On the other hand, the supply of the anode gas is stopped by closing the pressure regulators 311a to 314a.

調圧装置３１１ａには、左右に１個ずつコネクタが設けられている。コネクタのそれぞれには、アノードガスを通すガス通路２０が接続される。高圧タンク３１２側のコネクタを「第１コネクタ」といい、調圧弁３３側のコネクタを「第２コネクタ」という。第１コネクタと第２コネクタとが調圧装置３１１ａの内部で連通している。調圧装置３１２ａ〜３１４ａについては、調圧装置３１１ａと同様の構成である。 The pressure adjusting device 311a is provided with one connector on each side. A gas passage 20 through which anode gas passes is connected to each of the connectors. The connector on the high pressure tank 312 side is called a “first connector”, and the connector on the pressure regulating valve 33 side is called a “second connector”. The first connector and the second connector communicate with each other inside the pressure regulator 311a. About the pressure regulation apparatus 312a-314a, it is the structure similar to the pressure regulation apparatus 311a.

また、高圧タンク３１１〜３１４のそれぞれは、５本のガス通路２０によって接続される。 In addition, each of the high pressure tanks 311 to 314 is connected by five gas passages 20.

１本目のガス通路２０は、車体に設けられた充填口２１から調圧装置３１４ａに接続され、２本目のガス通路２０は、調圧装置３１４ａから調圧装置３１３ａに接続される。そして３本目のガス通路２０は、調圧装置３１３ａから調圧装置３１２ａに接続され、４本目のガス通路２０は、調圧装置３１２ａから調圧装置３１１ａに接続され、５本目のガス通路２０は、調圧装置３１１ａから調圧弁３３に接続される。 The first gas passage 20 is connected to the pressure regulator 314a from a filling port 21 provided in the vehicle body, and the second gas passage 20 is connected to the pressure regulator 313a from the pressure regulator 314a. The third gas passage 20 is connected from the pressure regulator 313a to the pressure regulator 312a, the fourth gas passage 20 is connected from the pressure regulator 312a to the pressure regulator 311a, and the fifth gas passage 20 is The pressure regulating device 311a is connected to the pressure regulating valve 33.

このようにガス通路２０は、調圧装置３１１ａ〜３１４ａのそれぞれと連通している。なお、高圧タンク３１１〜３１４の配管は一例であり、これに限られるものではない。また、ガス通路２０については、経路を見やすくするために観念的に示されている。 As described above, the gas passage 20 communicates with each of the pressure regulators 311a to 314a. Note that the piping of the high-pressure tanks 311 to 314 is an example, and the present invention is not limited to this. Further, the gas passage 20 is conceptually shown for easy viewing of the route.

図３は、高圧タンク３１１に設けられた調圧装置３１１ａの構成を示す図である。図３（ａ）は、高圧タンク３１１にアノードガスを充填しているときの調圧装置３１１ａの状態を示す図である。図３（ｂ）は、高圧タンク３１１から燃料電池スタック２へアノードガスを供給しているときの調圧装置３１１ａの状態を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a pressure adjusting device 311 a provided in the high-pressure tank 311. FIG. 3A is a diagram showing a state of the pressure regulator 311a when the high-pressure tank 311 is filled with anode gas. 3 (b) shows a state of the pressure regulator 311a when that supplies anode gas from the high pressure tank 311 to the fuel cell stack 2.

調圧装置３１１ａは、接続通路４１と、連通路４２と、逆止弁４３と、分岐通路４４と、電磁弁４５と、温度センサ４６と、を備える。 The pressure adjusting device 311 a includes a connection passage 41, a communication passage 42, a check valve 43, a branch passage 44, an electromagnetic valve 45, and a temperature sensor 46.

接続通路４１は、第１コネクタに接続されるガス通路２０と、第２コネクタに接続されるガス通路２０とを結ぶ通路である。 The connection passage 41 is a passage connecting the gas passage 20 connected to the first connector and the gas passage 20 connected to the second connector.

連通路４２は、接続通路４１と、高圧タンク３１１の開口部とを連通する通路である。すなわち連通路４２は、接続通路４１から分岐して高圧タンク３１１の開口部に接続される。 The communication path 42 is a path that connects the connection path 41 and the opening of the high-pressure tank 311. That is, the communication path 42 branches from the connection path 41 and is connected to the opening of the high-pressure tank 311.

逆止弁４３は、連通路４２に設けられる。逆止弁４３は、高圧タンク３１１にアノードガスを充填するためのバルブである。逆止弁４３は、接続通路４１のアノードガス圧力が高圧タンク３１１の内部圧力よりも高くなると開弁する。これにより、接続通路４１からアノードガスが高圧タンク３１１に充填される。一方、逆止弁４３は、接続通路４１のアノードガス圧力が高圧タンク３１１の内部圧力よりも低くなると閉弁する。 The check valve 43 is provided in the communication path 42. The check valve 43 is a valve for filling the high-pressure tank 311 with anode gas. The check valve 43 opens when the anode gas pressure in the connection passage 41 becomes higher than the internal pressure of the high-pressure tank 311. As a result, the high-pressure tank 311 is filled with the anode gas from the connection passage 41. On the other hand, the check valve 43 closes when the anode gas pressure in the connection passage 41 becomes lower than the internal pressure of the high-pressure tank 311.

分岐通路４４は、逆止弁４３よりも高圧タンク３１１の開口部側の連通路４２から分岐して逆止弁４３よりも接続通路４１側の連通路４２に合流する。 The branch passage 44 branches from the communication passage 42 on the opening side of the high-pressure tank 311 with respect to the check valve 43 and joins the communication passage 42 on the connection passage 41 side with respect to the check valve 43.

電磁弁４５は、分岐通路４４に設けられる。電磁弁４５は、高圧タンク３１１の開口部からアノードガスをガス通路２０に供給するためのバルブである。電磁弁４５は、コントローラ５によって制御される。 The electromagnetic valve 45 is provided in the branch passage 44. The electromagnetic valve 45 is a valve for supplying anode gas to the gas passage 20 from the opening of the high-pressure tank 311. The electromagnetic valve 45 is controlled by the controller 5.

電磁弁４５は、弁体と、弁体を開閉させるコイルとを有する。電磁弁４５は、コイルに電流が供給されると電磁誘導作用によって開弁し、コイルに供給される電流を停止すると閉弁する。 The electromagnetic valve 45 includes a valve body and a coil that opens and closes the valve body. The electromagnetic valve 45 opens by electromagnetic induction when a current is supplied to the coil, and closes when the current supplied to the coil is stopped.

温度センサ４６は、高圧タンク３１１の状態を監視するために、高圧タンク３１１の開口部の近傍に設けられる。温度センサ４６は、高圧タンク３１１の内部温度を検出する。温度センサ４６で検出された温度は、コントローラ５に出力される。 The temperature sensor 46 is provided in the vicinity of the opening of the high-pressure tank 311 in order to monitor the state of the high-pressure tank 311. The temperature sensor 46 detects the internal temperature of the high-pressure tank 311. The temperature detected by the temperature sensor 46 is output to the controller 5.

図３（ａ）に示すように、高圧タンク３１１にアノードガスを充填するときには、電磁弁４５が閉じられる。充填口２１からは、高圧タンク３１１の内部圧力よりも高い圧力でアノードガスがガス通路２０に供給されるので、逆止弁４３が開弁して高圧タンク３１１にアノードガスが供給される。 As shown in FIG. 3A, when the high-pressure tank 311 is filled with the anode gas, the electromagnetic valve 45 is closed. Since the anode gas is supplied from the filling port 21 to the gas passage 20 at a pressure higher than the internal pressure of the high-pressure tank 311, the check valve 43 is opened and the anode gas is supplied to the high-pressure tank 311.

その後に充填口２１からのアノードガスの供給が停止されると、ガス通路２０のアノードガス圧力が、高圧タンク３１１の内部圧力よりも低くなる。これにより、逆止弁４３が閉弁し高圧タンク３１１にアノードガスが充填される。 Thereafter, when the supply of the anode gas from the filling port 21 is stopped, the anode gas pressure in the gas passage 20 becomes lower than the internal pressure of the high-pressure tank 311. As a result, the check valve 43 is closed and the high-pressure tank 311 is filled with the anode gas.

一方、高圧タンク３１１から燃料電池スタック２にアノードガスを供給する場合には、図３（ｂ）に示すように、逆止弁４３が閉弁した状態でコントローラ５によって電磁弁４５のコイルに所定の電流が供給されることによって電磁弁４５が開弁する。これにより、電磁弁４５からガス通路２０を介して調圧弁３３へアノードガスが供給され、この状態で調圧弁３３を開くことによってアノードガスが燃料電池スタック２に供給される。 On the other hand, when the anode gas is supplied from the high-pressure tank 311 to the fuel cell stack 2, as shown in FIG. 3B, a predetermined value is applied to the coil of the electromagnetic valve 45 by the controller 5 with the check valve 43 closed. Is supplied, the electromagnetic valve 45 is opened. Thus, the anode gas is supplied from the electromagnetic valve 45 to the pressure regulating valve 33 via the gas passage 20, and the anode gas is supplied to the fuel cell stack 2 by opening the pressure regulating valve 33 in this state.

一方、電磁弁４５のコイルへの電流の供給が停止されると電磁弁４５が閉じられ、電磁弁４５からガス通路２０へのアノードガスの供給が停止される。 On the other hand, when the supply of current to the coil of the electromagnetic valve 45 is stopped, the electromagnetic valve 45 is closed, and the supply of anode gas from the electromagnetic valve 45 to the gas passage 20 is stopped.

このように調圧装置３１１ａでは、逆止弁４３と電磁弁４５とが並列に設けられ、ガス充填時には逆止弁４３を通じて高圧タンク３１１にアノードガスが充填され、発電時には電磁弁４５が開弁され高圧タンク３１１からガス通路にアノードガスが供給される。なお、調圧装置３１２ａ〜３１４ａについても、調圧装置３１１ａと同様の構成であるので、ここでの説明を省略する。 As described above, in the pressure adjusting device 311a, the check valve 43 and the electromagnetic valve 45 are provided in parallel, the anode gas is filled into the high-pressure tank 311 through the check valve 43 during gas filling, and the electromagnetic valve 45 is opened during power generation. Then, the anode gas is supplied from the high-pressure tank 311 to the gas passage. Note that the pressure regulating devices 312a to 314a have the same configuration as that of the pressure regulating device 311a, and a description thereof will be omitted here.

調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５は、燃料電池システム１を停止するときには閉じられ、その後燃料電池システム１を起動するときに開かれる。各電磁弁４５を開けるには、電磁弁４５のコイル４５ｂに大きな電流を流す必要があるので、全ての電磁弁４５を同時に開けようとすると、各電磁弁４５のコイルに供給されるピーク電力が４倍になってしまう。これに対して各調圧装置３１１ａ〜３１４ａを１個ずつ順番に開けることにより、４個の調圧装置３１１ａ〜３１４ａに対するピーク電力を低減させることができる。 Each electromagnetic valve 45 of the pressure regulating devices 311a to 314a is closed when the fuel cell system 1 is stopped, and then opened when the fuel cell system 1 is started. In order to open each solenoid valve 45, it is necessary to pass a large current through the coil 45b of the solenoid valve 45. Therefore, if all the solenoid valves 45 are opened simultaneously, the peak power supplied to the coil of each solenoid valve 45 is increased. It becomes 4 times. On the other hand, the peak power with respect to the four pressure regulators 311a-314a can be reduced by opening each pressure regulator 311a-314a one by one in order.

しかしながら、アノードガスの充填時又は供給時において高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じる燃料電池システムでは、調圧装置３１１ａ〜３１４ａを１個ずつ順番に開けることに伴い、逆止弁４３の性能低下を招く場合がある。以下に逆止弁４３の性能低下について図４を参照して説明する。 However, in the fuel cell system in which the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 varies when the anode gas is charged or supplied, the check valve 43 of the check valve 43 is opened as the pressure regulators 311a to 314a are opened one by one. In some cases, performance may be degraded. Hereinafter, the performance degradation of the check valve 43 will be described with reference to FIG.

図４は、高圧タンク３１１〜３１４の温度及び圧力の大小関係を示す図である。図４（ａ）は、燃料電池システム１を停止したときの高圧タンク３１１〜３１４の温度及び圧力の大小関係を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態で燃料電池システム１の停止後に所定時間経過してから起動したときの高圧タンク３１１〜３１４の温度及び圧力の大小関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the magnitude relationship between the temperature and pressure of the high-pressure tanks 311 to 314. FIG. 4A is a diagram illustrating the magnitude relationship between the temperature and pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is stopped. FIG. 4B is a diagram showing the magnitude relationship between the temperature and pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is started after a predetermined time has elapsed after being stopped in the state of FIG.

図４（ａ）に示すように、燃料電池システム１の停止時には、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力は互いに同一であるのに対し、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度については、高圧タンク３１１だけ他の高圧タンク３１２〜３１４よりも低くなる。その理由について以下に説明する。 As shown in FIG. 4A, when the fuel cell system 1 is stopped, the internal pressures of the high-pressure tanks 311 to 314 are the same, whereas the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 is only the high-pressure tank 311. It becomes lower than the other high-pressure tanks 312 to 314. The reason will be described below.

高圧タンク３１１〜３１４では、燃料電池スタック２へのアノードガスの供給量が多くなるほど、ガスの放出に伴い内部のエネルギーが失われるため、内部温度が低下する。 In the high-pressure tanks 311 to 314, as the supply amount of the anode gas to the fuel cell stack 2 increases, the internal energy is lost with the gas release, and thus the internal temperature decreases.

また、ガス通路２０を介して高圧タンク３１１〜３１４のそれぞれから同等の圧力でアノードガスが燃料電池スタック２に供給される構成では、通常、内部容積が大きな高圧タンク３１１から最も多くのアノードガスが押し出される。 Further, in the configuration in which the anode gas is supplied to the fuel cell stack 2 from each of the high pressure tanks 311 to 314 through the gas passage 20, the most anode gas is normally supplied from the high pressure tank 311 having a large internal volume. Extruded.

このため、高圧タンク３１１から、燃料電池スタック２に最も多くのアノードガスが供給されるので、燃料電池システム１の停止時には、高圧タンク３１１の内部温度は、他の高圧タンク３１２〜３１４の内部温度よりも低くなる。 For this reason, since the largest amount of anode gas is supplied from the high-pressure tank 311 to the fuel cell stack 2, when the fuel cell system 1 is stopped, the internal temperature of the high-pressure tank 311 is the internal temperature of the other high-pressure tanks 312 to 314. Lower than.

そして燃料電池システム１の停止時には、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５が閉じられるため、高圧タンク３１１〜３１４は密閉状態となる。その後燃料電池システム１が長期間放置されると、密閉状態の高圧タンク３１１〜３１４は外気で温められ、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度は次第に外気温度へ収束する。 When the fuel cell system 1 is stopped, the electromagnetic valves 45 of the pressure regulators 311a to 314a are closed, so that the high pressure tanks 311 to 314 are in a sealed state. Thereafter, when the fuel cell system 1 is left for a long period of time, the sealed high-pressure tanks 311 to 314 are warmed by the outside air, and the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 gradually converges to the outside air temperature.

図４（ｂ）に示すように、燃料電池システム１の起動時までに密閉状態の高圧タンク３１１〜３１４の内部温度が外気温度まで上昇すると、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力については、高圧タンク３１１だけ他の高圧タンク３１２〜３１４よりも高くなる。 As shown in FIG. 4B, when the internal temperature of the sealed high-pressure tanks 311 to 314 rises to the outside air temperature before the fuel cell system 1 is started, the internal pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 is about the high-pressure tank. Only 311 is higher than the other high-pressure tanks 312 to 314.

すなわち、長期間放置した燃料電池システム１の起動時には、高圧タンク３１１〜３１４の各内部圧力は、状態方程式に従って燃料電池システム１の停止時の高圧タンク３１１〜３１４の各内部温度の大小関係と逆の大小関係となる。 That is, when the fuel cell system 1 left for a long period of time is started, the internal pressures of the high pressure tanks 311 to 314 are opposite to the magnitude relationship of the internal temperatures of the high pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is stopped according to the state equation. It becomes a big and small relationship.

したがって、高圧タンク３１１〜３１４の内部容積の違いによって燃料電池システム１の停止時に高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じると、燃料電池システム１を起動するときには、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力にばらつきが生じる。 Therefore, if the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 varies when the fuel cell system 1 is stopped due to the difference in the internal volume of the high-pressure tanks 311 to 314, when the fuel cell system 1 is started up, Variation in pressure occurs.

このような状態で、例えば、内部圧力の大きな高圧タンク３１１から先に調圧装置３１１ａを開けると、高圧タンク３１１の圧力によってガス通路２０のアノードガス圧力が、高圧タンク３１２〜３１４の内部圧力よりも高くなる。その結果、調圧装置３１２ａ〜３１４ａでは、逆止弁４３が作動してガス通路２０からアノードガスが高圧タンク３１２〜３１４に逆流する。このように高圧タンク３１１と高圧タンク３１２〜３１４との内部圧力に差が生じることによって逆止弁４３の弁体が余計に作動してしまう。 In this state, for example, when opening the pressure regulating device 31 1 a from a large high-pressure tank 31 1 earlier in the internal pressure, an anode gas pressure of the gas passages 20 by the pressure of the high-pressure tank 31 1, the high-pressure tank 31 2 It becomes higher than the internal pressure of 314 . As a result, in the pressure regulators 31 2 a to 314 a , the check valve 43 operates and the anode gas flows backward from the gas passage 20 to the high pressure tanks 312 to 314 . As described above, the difference in the internal pressure between the high-pressure tank 311 and the high-pressure tanks 312 to 314 causes the valve body of the check valve 43 to operate excessively.

このため、燃料電池システム１が起動されるたびに、高圧タンク３１１と他の高圧タンク３１２〜３１４との内部圧力の差圧によって逆止弁４３が余計な動作をすることになるため、逆止弁４３の弁体寿命、すなわち耐久性が低下してしまう。 For this reason, every time the fuel cell system 1 is activated, the check valve 43 performs an extra operation due to the pressure difference between the internal pressures of the high pressure tank 311 and the other high pressure tanks 312 to 314. The valve body life of the valve 43, that is, the durability is deteriorated.

以上のように、アノードガスの供給中に高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じるような燃料電池システムでは、起動時に調圧装置３１１ａ〜３１４ａを１個ずつ順番に開けると、開ける順番によっては逆止弁４３の耐久性が低下してしまう。 As described above, in the fuel cell system in which the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 varies during the supply of the anode gas, when the pressure regulating devices 311a to 314a are opened one by one at startup, Will deteriorate the durability of the check valve 43.

そこで本実施形態では、燃料電池システム１の起動時に高圧タンク３１１〜３１４のうち内部圧力が最も低い高圧タンクを他の高圧タンクよりも先に開ける。 Therefore, in the present embodiment, when the fuel cell system 1 is started, the high pressure tank having the lowest internal pressure among the high pressure tanks 311 to 314 is opened before the other high pressure tanks.

図５は、高圧タンク３１１〜３１４の停止処理方法の一例を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a stop processing method for the high-pressure tanks 311 to 314.

まず、コントローラ５は、ステップＳ９０１においてキーセンサ５１から燃料電池システム１の停止要求を受けると、ステップＳ９０２において燃料電池システム１の停止処理を実行する。ここではコントローラ５は、調圧弁３３及びパージ弁３８を閉じ、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を閉じる。 First, when the controller 5 receives a stop request for the fuel cell system 1 from the key sensor 51 in step S901, the controller 5 executes a stop process for the fuel cell system 1 in step S902. Here, the controller 5 closes the pressure regulating valve 33 and the purge valve 38, and closes the electromagnetic valves 45 of the pressure regulating devices 311a to 314a.

ステップＳ９０３においてコントローラ５は、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各温度センサ４６から閉弁時の内部温度をそれぞれ取得する。 In step S903, the controller 5 acquires the internal temperature at the time of valve closing from each temperature sensor 46 of the pressure regulator 311a-314a.

ステップＳ９０４においてコントローラ５は、高圧タンク３１１〜３１４について閉弁時に取得した内部温度の大小関係を示す温度データをメモリ５９に記録する。 In step S <b> 904, the controller 5 records, in the memory 59, temperature data indicating the magnitude relationship of the internal temperatures acquired when the high pressure tanks 311 to 314 are closed.

閉弁時の温度データには、例えば、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部温度が低い高圧タンクから順に、高圧タンク３１１〜３１４の各欄に「１」から「４」までの番号が付される。 In the temperature data when the valve is closed, for example, numbers from “1” to “4” are assigned to the columns of the high-pressure tanks 311 to 314 in order from the high-pressure tank having the lowest internal temperature among the high-pressure tanks 311 to 314. .

本実施形態では、図４（ａ）に示した内部温度の大小関係に従って、高圧タンク３１１の欄に「１」、高圧タンク３１２の欄に「２」、高圧タンク３１３の欄に「４」、高圧タンク３１４の欄に「３」の番号が付されている。温度データのデータ形式としては、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係が特定できればよく、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度のみを、温度データとしてメモリ５９に記録するようにしてもよい。 In the present embodiment, according to the magnitude relationship of the internal temperature shown in FIG. 4A, “1” in the column of the high-pressure tank 311, “2” in the column of the high-pressure tank 312, “4” in the column of the high-pressure tank 313, A number “3” is assigned to the column of the high-pressure tank 314. As the data format of the temperature data, it is only necessary to specify the magnitude relationship between the internal temperatures of the high pressure tanks 311 to 314, and only the internal temperature of the high pressure tanks 311 to 314 may be recorded in the memory 59 as temperature data.

ステップＳ９０４の処理が完了すると高圧タンク３１１〜３１４の停止処理方法が終了する。なお、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度を取得するタイミングについては、停止要求を受けた直後であっても、ステップＳ９０２の処理の実行中でもよい。 When the processing in step S904 is completed, the stop processing method for the high-pressure tanks 311 to 314 ends. Note that the timing for acquiring the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 may be immediately after receiving the stop request or during the execution of the process of step S902.

図６は、高圧タンク３１１〜３１４を順次開放する開弁処理方法の一例を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a valve opening processing method for sequentially opening the high-pressure tanks 311 to 314.

まず、ステップＳ９１０においてコントローラ５は、例えばキーセンサ５１から始動要求を受けると、燃料電池システム１の起動処理を開始する。すなわち燃料電池スタック２の起動を開始する。 First, in step S910, when the controller 5 receives a start request from the key sensor 51, for example, the controller 5 starts a start process of the fuel cell system 1. That is, the start of the fuel cell stack 2 is started.

ステップＳ９１２においてコントローラ５は、燃料電池システム１の停止時の温度データに基づいて、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度が高い順に、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５の開弁順序を決定する。 The controller 5 in step S912, based on the temperature data at the time of stopping the fuel cell system 1, in the order the internal temperature of the high-pressure tank 311 to 314 have high, the opening sequence of each of the electromagnetic valves 45 of the pressure regulator 311a~314a decide.

本実施形態では、コントローラ５は、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係が示された温度データを参照し、内部温度が高い高圧タンクから順に開弁順序を設定する。具体的には、開弁順序の１番に高圧タンク３１４を設定し、２番に高圧タンク３１３を設定し、３番に高圧タンク３１２を設定し、４番に高圧タンク３１１を設定する。 In the present embodiment, the controller 5 refers to the temperature data magnitude relation between the internal temperature of the high-pressure tank 311 through 314 have been shown, to set the valve opening sequence from the high-pressure tank internal temperature not higher in the order. Specifically, to set the high-pressure tank 31 4 to No. 1 opening sequence, set the high-pressure tank 313 to the number 2, to set the high-pressure tank 312 to the third, the high-pressure tank 31 1 to No. 4 Set.

このようにコントローラ５は、高圧タンク３１１〜３１４の閉弁時の内部温度が高い順に開弁順序を設定することにより、図４（ｂ）に示すように、燃料電池システム１の起動時において内部圧力の最も低い高圧タンク３１４から先に開けることが可能になる。 Thus the controller 5, by setting the valve opening sequence in order internal temperature not higher during closing of the high-pressure tank 311 through 314, as shown in FIG. 4 (b), at the time of starting the fuel cell system 1 it is possible to open the lowest first from the high-pressure tank 31 4 of the internal pressure.

ステップＳ９１３においてコントローラ５は、開弁順序に従って、閉弁時の内部温度が最も高い高圧タンク３１４に設けられた調圧装置３１４ａの電磁弁４５を開ける。 The controller 5 in step S913, in accordance with the valve opening sequence, opens the electromagnetic valve 45 of the highest have pressure regulator provided in the high-pressure tank 31 4 31 4 a internal temperature during closing.

ステップＳ９１４においてコントローラ５は、開弁順序に従って、閉弁時の内部温度が２番目に高い高圧タンク３１３に設けられた調圧装置３１３ａの電磁弁４５を開ける。 The controller 5 in step S914, in accordance with the valve opening sequence, opening the high have high-pressure tank 31 tone provided 3 pressure device 31 3 a solenoid valve 45 of the internal temperature in the second when the valve is closed.

ステップＳ９１５においてコントローラ５は、開弁順序に従って、閉弁時の内部温度が３番目に高い高圧タンク３１２に設けられた調圧装置３１２ａの電磁弁４５を開ける。 The controller 5 in step S915, in accordance with the valve opening sequence, opening the high have high-pressure tank 31 tone provided 2 pressure device 31 2 a solenoid valve 45 of the internal temperature in the third when the valve is closed.

ステップＳ９１６においてコントローラ５は、開弁順序に従って、閉弁時の内部温度が最も低い高圧タンク３１１に設けられた調圧装置３１１ａの電磁弁４５を開ける。 The controller 5 in step S916, in accordance with the valve opening sequence, opening the internal temperature is the lowest pressure tank 31 tone provided 1 pressure device 31 1 a of the solenoid valve 45 when the valve is closed.

このようにコントローラ５は、燃料電池スタック２の起動時において、高圧タンク３１１〜３１４の閉弁時の内部温度が高い順に調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を開ける。これにより、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力の低い方から順に開放されることになる。 Thus the controller 5, at the time of starting the fuel cell stack 2, opening the pressure regulator solenoid valves 45 311a~314a sequentially internal temperature not higher during closing of the high-pressure tank 311 to 314. As a result, the high pressure tanks 311 to 314 are opened in order from the lowest internal pressure.

そしてステップＳ９１６の処理が完了すると、高圧タンク３１１〜３１４の開弁処理方法が終了する。 And if the process of step S916 is completed, the valve-opening processing method of the high-pressure tanks 311-314 will be complete | finished.

本発明の第１実施形態によれば、燃料電池システム１は、燃料電池スタック２の高圧タンク３１１〜３１４にそれぞれ設けられる調圧装置３１１ａ〜３１４ａと、調圧装置３１１ａ〜３１４ａのそれぞれに接続されるガス通路２０とを備える。 According to the first embodiment of the present invention, the fuel cell system 1 is connected to each of the pressure regulating devices 311a to 314a and the pressure regulating devices 311a to 314a provided in the high pressure tanks 311 to 314 of the fuel cell stack 2, respectively. Gas passage 20.

そして燃料電池システム１は、コントローラ５によって、燃料電池スタック２を起動するときに、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部圧力の低い高圧タンクから先に開けるように各調圧装置３１１ａ〜３１４ａの電磁弁４５を開弁する。 When the fuel cell stack 2 is activated by the controller 5, the fuel cell system 1 opens the solenoid valve of each of the pressure adjusting devices 311 a to 314 a so that the high pressure tank having the low internal pressure is opened first. 45 is opened.

燃料電池システム１の停止時には、図４（ａ）に示すように、高圧タンク３１１〜３１４から燃料電池スタック２へのアノードガスの各供給量の違いが原因で内部温度にばらつきが生じる。そして調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５の閉弁後に、密閉状態の高圧タンク３１１〜３１４が外気によって温められ一定の温度に収束する。その結果、各高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力の大小関係は、状態方程式に従って前回停止時の高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係と逆になる。 When the fuel cell system 1 is stopped, as shown in FIG. 4A, the internal temperature varies due to the difference in the amount of each anode gas supplied from the high-pressure tanks 311 to 314 to the fuel cell stack 2. After the solenoid valves 45 of the pressure regulators 311a to 314a are closed, the sealed high pressure tanks 311 to 314 are warmed by the outside air and converge to a constant temperature. As a result, the magnitude relationship between the internal pressures of the high-pressure tanks 311 to 314 is opposite to the magnitude relationship between the internal temperatures of the high-pressure tanks 311 to 314 at the previous stop according to the state equation.

このため、前回停止時の各高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係を利用して、内部温度の高い高圧タンク３１４から先に調圧弁３１４ａの電磁弁４５を開けることにより、内部圧力が最も低い高圧タンク３１４から先にアノードガスを開放できる。 Thus, by utilizing the magnitude of the internal temperature of the high-pressure tank 311 to 314 of the previous stop, by opening the electromagnetic valve 45 of the pressure regulating valve 31 4 a first from the high-pressure tank 31 4 internal temperature not higher, internal pressure can release the anode gas first from the lowest high-pressure tank 31 4.

したがって、コントローラ５は、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部圧力の低い高圧タンクが、他の高圧タンクよりも先に開放されるように各調圧装置３１１ａ〜３１４ａの電磁弁４５を制御することが可能になる。 Therefore, the controller 5 can control the electromagnetic valves 45 of the pressure adjusting devices 311a to 314a so that the high pressure tank having a low internal pressure among the high pressure tanks 311 to 314 is opened before the other high pressure tanks. It becomes possible.

これにより、高圧タンク３１４と他の高圧タンク３１１〜３１３とのタンク間の圧力差によって生じるアノードガスの逆流が抑えられるので、逆流による調圧装置３１１ａ〜３１３ａの逆止弁４３の作動回数を減らすことができる。よって、逆止弁４３の耐久性の劣化を抑制できる。 Thus, the reverse flow of the anode gas caused by a pressure difference between the tank and the high-pressure tank 31 4 and other high-pressure tank 31 1-31 3 is suppressed, the check of the pressure regulating device 31 1 A～31 3 a by backflow The number of operations of the valve 43 can be reduced. Therefore, deterioration of the durability of the check valve 43 can be suppressed.

また本実施形態では、コントローラ５は、燃料電池システム１を停止したときの高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係に基づいて、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部温度が高い方の高圧タンクから１個ずつ順番に各調圧装置３１１ａ〜３１４ａを開ける。 In this embodiment also, the controller 5, the fuel cell system 1 on the basis of the magnitude relation between the internal temperature of the high-pressure tank 311 to 314 when the stops, the high-pressure tank towards the internal temperature is not high among the high-pressure tank 311 to 314 The pressure regulating devices 311a to 314a are opened one by one in order.

これにより、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部圧力が低い高圧タンクから順に開放されることになるので、開放前の高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力が、ガス通路２０のアノードガス圧力よりも高くなることを回避できる。このため、全ての調圧装置３１１ａ〜３１４ａにおいてアノードガスの逆流を防止することができる。 As a result, among the high-pressure tanks 311 to 314, the internal pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 before the opening becomes higher than the anode gas pressure of the gas passage 20 since the high-pressure tanks having the low internal pressure are sequentially opened. You can avoid that. For this reason, the backflow of the anode gas can be prevented in all the pressure adjusting devices 311a to 314a.

本実施形態では、燃料電池システム１の停止時の高圧タンク３１１〜３１４の内部温度の大小関係を利用して開弁順序を設定する例について説明したが、内部温度のばらつき度合いに応じて開弁順序を変更するようにしてもよい。 In the present embodiment, the example in which the valve opening order is set using the relationship between the internal temperatures of the high-pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is stopped has been described. The order may be changed.

例えば、予め開弁順序を設定しておき、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度のうち最大値と最小値との温度差が所定の閾値よりも大きくなったときにのみ、内部温度が最も高い高圧タンクを開弁順序の１番目に入れ替える。所定の閾値は、実験データ等によって設定され、アノードガスの逆流によって逆止弁４３が作動する圧力差に基づいて定められる。あるいは、内部温度が所定の閾値よりも低くなった場合に開弁順序を入れ替えてもよい。 For example, set in advance the valve opening sequence, the temperature difference between the maximum value and the minimum value of the internal temperature of the high-pressure tank 311 to 314 only when it becomes larger than a predetermined threshold value, most have a high internal temperature Replace the high-pressure tank with the first valve opening order. The predetermined threshold is set based on experimental data or the like, and is determined based on a pressure difference at which the check valve 43 operates due to the backflow of the anode gas. Alternatively, the valve opening order may be changed when the internal temperature becomes lower than a predetermined threshold.

次に充填口２１から高圧タンク３１１〜３１４へアノードガスが充填された直後に、燃料電池システム１が起動された場合に、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を順次開弁する開弁順序について、図７及び図８を参照して説明する。 Next, immediately after the anode gas is filled from the filling port 21 into the high-pressure tanks 311 to 314, when the fuel cell system 1 is started, the solenoid valves 45 of the pressure regulators 311a to 314a are sequentially opened. The order will be described with reference to FIGS.

（第２実施形態）
図７は、充填口２１からアノードガスを充填したときの高圧タンク３１１〜３１４の状態を示す図である。図７（ａ）は、高圧タンク３１１〜３１４の温度関係を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）で示した温度状態における高圧タンク３１１〜３１４の圧力の大小関係を示す図である。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of the high-pressure tanks 311 to 314 when the anode gas is filled from the filling port 21. FIG. 7A is a diagram showing a temperature relationship between the high-pressure tanks 311 to 314. FIG. 7B is a diagram illustrating the magnitude relationship between the pressures in the high-pressure tanks 311 to 314 in the temperature state illustrated in FIG.

図７（ｂ）に示すように、充填口２１から高圧タンク３１１〜３１４にアノードガスが充填された直後は、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力が互いに等しい。そのため、アノードガスが充填された後に燃料電池システム１が起動された場合には、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力のばらつきによって逆止弁４３が作動することはない。 As shown in FIG. 7B, the internal pressures of the high-pressure tanks 311 to 314 are equal to each other immediately after the anode gas is filled into the high-pressure tanks 311 to 314 from the filling port 21. Therefore, when the fuel cell system 1 is started after the anode gas is filled, the check valve 43 does not operate due to variations in internal pressure of the high-pressure tanks 311 to 314.

一方、図７（ａ）に示すように、高圧タンク３１１〜３１４のそれぞれにアノードガスを充填したときには、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じる。 On the other hand, as shown in FIG. 7A, when the high pressure tanks 311 to 314 are filled with the anode gas, the internal temperatures of the high pressure tanks 311 to 314 vary.

本実施形態では、内部容積が最も大きな高圧タンク３１１から最も多くのアノードガスが燃料電池スタック２へ供給されるため、アノードガスの充填時には、高圧タンク３１１に最も多くのアノードガスが供給される。 In the present embodiment, since the largest amount of anode gas is supplied from the high pressure tank 311 having the largest internal volume to the fuel cell stack 2, the largest amount of anode gas is supplied to the high pressure tank 311 when the anode gas is filled.

通常、高圧タンク３１１〜３１４へのアノードガスの供給量が増えるほど、状態方程式に従って高圧タンク３１１〜３１４の内部温度が上昇する。 Normally, as the amount of anode gas supplied to the high-pressure tanks 311 to 314 increases, the internal temperature of the high-pressure tanks 311 to 314 increases according to the state equation.

このため、アノードガスを充填した直後は、高圧タンク３１１の内部温度が最も高くなる。他の高圧タンク３１２〜３１４については、高圧タンク３１１に比べて、内部容積が小さいため内部温度の上昇幅が小さい。また高圧タンク３１２〜３１４の内部容積は互いに等しいため、高圧タンク３１２〜３１４の内部温度のばらつきは僅かである。 For this reason, immediately after filling the anode gas, the internal temperature of the high-pressure tank 311 becomes the highest. The other high-pressure tanks 312 to 314 have a smaller internal volume than that of the high-pressure tank 311, and thus the increase in the internal temperature is small. Moreover, since the internal volumes of the high-pressure tanks 312 to 314 are equal to each other, the variation in the internal temperature of the high-pressure tanks 312 to 314 is slight.

このようにアノードガスの充填後は、高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じるため、高圧タンク３１１〜３１４の近傍に設けられた各電磁弁４５のコイルの温度にもばらつきが生じる。そして電磁弁４５のコイルの温度上昇に伴いコイルのインダクタンスが大きくなるため、電磁弁４５の開弁時にコイルに供給されるピーク電流が、通常の燃料電池システム１の起動時よりも大きくなる。 Thus, since the internal temperature of the high pressure tanks 311 to 314 varies after filling with the anode gas, the temperature of the coil of each electromagnetic valve 45 provided in the vicinity of the high pressure tanks 311 to 314 also varies. Since the coil inductance increases as the temperature of the coil of the solenoid valve 45 increases, the peak current supplied to the coil when the solenoid valve 45 is opened is greater than when the normal fuel cell system 1 is started.

そのため、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５の消費電力や各電磁弁４５に電力を供給する回路の耐圧性などを考慮して開弁順序を設定することが望ましい。 Therefore, it is desirable to set the valve opening order in consideration of the power consumption of each electromagnetic valve 45 of the pressure adjusting devices 311a to 314a, the pressure resistance of a circuit that supplies power to each electromagnetic valve 45, and the like.

図８は、本発明の第２実施形態におけるアノードガス充填後の開弁順序に関する図である。 FIG. 8 is a diagram relating to the valve opening sequence after filling the anode gas in the second embodiment of the present invention.

図８（ａ）は、本実施形態の開弁順序で調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を順番に開けたときのピーク電力を示す図である。図８（ｂ）は、アノードガスの充填後に高圧タンク３１４から高圧タンク３１１へ順番に調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を開けたときのピーク電力を示す参考図である。 Fig.8 (a) is a figure which shows the peak electric power when each solenoid valve 45 of the pressure regulation apparatus 311a-314a is opened in order in the valve opening order of this embodiment. FIG. 8B is a reference diagram showing the peak power when the electromagnetic valves 45 of the pressure regulators 311a to 314a are opened in order from the high pressure tank 314 to the high pressure tank 311 after filling with the anode gas.

図８（ａ）及び図８（ｂ）には、コントローラ５によって調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５の開弁に必要なピーク電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４と、各電磁弁４５に供給されるトータルの電力とが示されている。トータルの電力は、各電磁弁４５のコイルに供給される一定の電圧に対して、各電磁弁４５のコイルに流れる電流を積算した値が乗算された値である。 8A and 8B show the peak currents Ip1 to Ip4 required for opening the solenoid valves 45 of the pressure regulators 311a to 314a by the controller 5 and the total supplied to the solenoid valves 45. The power is shown. The total power is a value obtained by multiplying a constant voltage supplied to the coil of each solenoid valve 45 by a value obtained by integrating the current flowing through the coil of each solenoid valve 45.

アノードガスの充填直後は、図７（ｂ）に示したとおり、調圧装置３１１ａの温度が他の調圧装置３１２ａ〜３１４ａよりも高くなるため、調圧装置３１１ａの電磁弁４５に供給されるピーク電流Ｉｐ１が最も大きくなる。また、電磁弁４５の開弁状態を維持するのに必要な電流、いわゆるホールド電流についても、温度上昇幅が最も大きい調圧装置３１１ａの電磁弁４５に供給されるホールド電流が最も大きくなる。 Immediately after filling with the anode gas, as shown in FIG. 7B, the temperature of the pressure regulator 311a becomes higher than that of the other pressure regulators 312a to 314a, so that the pressure is supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 311a. The peak current Ip1 becomes the largest. Further, regarding the current required to maintain the open state of the solenoid valve 45, so-called hold current, the hold current supplied to the solenoid valve 45 of the pressure regulator 311a having the largest temperature rise width is the largest.

図８（ａ）及び図８（ｂ）では、調圧装置３１２ａ〜３１４ａの電磁弁４５に供給されるピーク電流Ｉｐ２〜Ｉｐ４に基づいて算出される電力を「１０」とすると、ピーク電流Ｉｐ１については「１２」となる。そして調圧装置３１２ａ〜３１４ａの電磁弁４５に供給されるホールド電流に基づいて算出される電力は「２」となり、調圧装置３１１ａの電磁弁４５に供給されるホールド電流については「３」となる。 8 (a) and 8 (b), when the electric power calculated based on the peak currents Ip2 to Ip4 supplied to the electromagnetic valves 45 of the pressure regulators 312a to 314a is “10”, the peak current Ip1 is obtained. Becomes “12”. The power calculated based on the hold current supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 312a to 314a is “2”, and the hold current supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 311a is “3”. Become.

図８（ｂ）に示すように、まず調圧装置３１４ａにおいて電磁弁４５にピーク電流Ｉｐ４が供給され、ピーク電流Ｉｐ４によって電磁弁４５が開弁した後に電磁弁４５に供給される電流が、ピーク電流「１０」からホールド電流「２」まで下げられる。すなわちピーク電力は「１０」から「２」に低下する。 As shown in FIG. 8B, first, the peak current Ip4 is supplied to the electromagnetic valve 45 in the pressure regulator 314a, and the current supplied to the electromagnetic valve 45 after the electromagnetic valve 45 is opened by the peak current Ip4 is the peak. The current is reduced from “10” to the hold current “2”. That is, the peak power decreases from “10” to “2”.

次に調圧装置３１４ａの電磁弁４５に対してホールド電流「２」が供給されている状態で、調圧装置３１３ａの電磁弁４５には、ピーク電流Ｉｐ３が供給され、開弁後にピーク電流「１０」からホールド電流「２」まで下げられる。すなわちピーク電力は「１２」から「４」に低下する。 Next, in a state where the hold current “2” is supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure adjusting device 314a, the peak current Ip3 is supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure adjusting device 313a. 10 "to the hold current" 2 ". That is, the peak power decreases from “12” to “4”.

次に調圧装置３１３ａ及び３１４ａの各電磁弁４５に対してホールド電流「２×２」が供給されている状態で、調圧装置３１２ａの電磁弁４５には、ピーク電流Ｉｐ２が供給され、開弁後にピーク電流「１０」からホールド電流「２」まで下げられる。すなわちピーク電力は「１４」から「６」に低下する。 Next, with the hold current “2 × 2” being supplied to the electromagnetic valves 45 of the pressure regulators 313a and 314a, the peak current Ip2 is supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 312a and opened. After the valve, the peak current is reduced from “10” to the hold current “2”. That is, the peak power decreases from “14” to “6”.

最後に調圧装置３１２ａ〜３１４ａの３つの電磁弁４５に対してホールド電流「２×３」が供給されている状態で、調圧装置３１１ａの電磁弁４５には、ピーク電流Ｉｐ１が供給され、開弁後にピーク電流「１２」からホールド電流「３」まで下げられる。すなわちピーク電力は「１８」から「９」に低下する。 Finally, the peak current Ip1 is supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure adjusting device 311a in a state where the hold current “2 × 3” is supplied to the three electromagnetic valves 45 of the pressure adjusting devices 312a to 314a. After the valve is opened, the peak current is reduced from “12” to the hold current “3”. That is, the peak power decreases from “18” to “9”.

このように、調圧装置３１１ａ〜３１４ａのうち電磁弁４５の温度が最も高い調圧装置３１１ａの電磁弁４５を４番目に開けるときには、３つの電磁弁４５のそれぞれにホールド電流が供給された状態で、最も大きなピーク電流Ｉｐ１が供給される。 Thus, when the solenoid valve 45 of the pressure regulator 311a having the highest temperature of the solenoid valve 45 among the pressure regulators 311a to 314a is opened fourth, the hold current is supplied to each of the three solenoid valves 45. Thus, the largest peak current Ip1 is supplied.

一方、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、開弁順序の１番目に調圧装置３１１ａの電磁弁４５を開ける。そして調圧装置３１１の電磁弁４５に供給されたピーク電流Ｉｐ１がホールド電流まで低下した後に他の調圧装置３１２ａ〜３１４ａの電磁弁４５を順番に開ける。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 8A, the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 311a is opened first in the valve opening order. Then, after the peak current Ip1 supplied to the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 311 has decreased to the hold current, the electromagnetic valves 45 of the other pressure regulators 312a to 314a are opened in order.

これにより、４番目の電磁弁４５を開ける時に、ピーク電流Ｉｐ１よりも低いピーク電流Ｉｐ４が調圧装置３１４ａの電磁弁４５に供給されるため、全ての電磁弁４５を開けた時のピーク電力「１７」が、図５（ｂ）のときのピーク電力「１８」よりも小さくなる。 Thus, when the fourth solenoid valve 45 is opened, the peak current Ip4 lower than the peak current Ip1 is supplied to the solenoid valves 45 of the pressure regulator 314a. Therefore, the peak power “when all the solenoid valves 45 are opened” 17 "is smaller than the peak power" 18 "in FIG. 5B.

なお、本実施形態では、調圧装置３１１ａ〜３１４ａのうち温度が最も高くなる調圧装置３１１ａの電磁弁４５を１番目に開ける例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、調圧装置３１１ａの電磁弁４５を、１番目ではなく、２番目又は３番目に開けるようにしてもよい。 In addition, although this embodiment demonstrated the example which opens the electromagnetic valve 45 of the pressure regulating apparatus 311a from which the temperature becomes highest among the pressure regulating apparatuses 311a-314a, it is not restricted to this. For example, the electromagnetic valve 45 of the pressure regulating device 311a may be opened second or third, not first.

このように、アノードガスの充填直後に燃料電池システム１が起動される場合には、図８（ｂ）のように調圧装置３１１ａの電磁弁４５を最後に開けなければ、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの電磁弁４５を全て開けた時のピーク電力を低減することができる。 As described above, when the fuel cell system 1 is started immediately after filling with the anode gas, unless the electromagnetic valve 45 of the pressure adjusting device 311a is finally opened as shown in FIG. The peak power when all the electromagnetic valves 45 of 314a are opened can be reduced.

本発明の第２実施形態によれば、高圧タンク３１１〜３１４にアノードガスが充填された後直ぐに燃料電池システム１が再起動された場合には、コントローラ５は、電磁弁４５の温度が最も高い調圧装置３１１ａを最後に開けないように開弁順序を制限する。 According to the second embodiment of the present invention, when the fuel cell system 1 is restarted immediately after the high-pressure tanks 311 to 314 are filled with the anode gas, the controller 5 has the highest temperature of the electromagnetic valve 45. The valve opening order is limited so that the pressure regulating device 311a cannot be opened last.

具体的にはコントローラ５は、アノードガスの充填後に燃料電池システム１を再起動する場合には、調圧装置３１１ａの電磁弁４５を、他の調圧装置３１２ａ〜３１４ａの少なくともひとつの調圧装置より先に開ける、すなわち調圧装置３１１ａを最後に開けない。 Specifically, when the controller 5 restarts the fuel cell system 1 after filling with the anode gas, the controller 5 switches the electromagnetic valve 45 of the pressure regulator 311a to at least one pressure regulator of the other pressure regulators 312a to 314a. Opening earlier, that is, the pressure regulating device 311a cannot be opened last.

図９は、本実施形態における高圧タンク３１１〜３１４を順次開放する開弁処理方法を示すフローチャートである。図９では、ステップＳ９３０以外の処理は、図６に示したステップＳ９１０、Ｓ９１２〜Ｓ９１６の処理と同じであるため、ここでの説明を省略する。 FIG. 9 is a flowchart showing a valve opening processing method for sequentially opening the high-pressure tanks 311 to 314 in the present embodiment. In FIG. 9, the processes other than step S930 are the same as the processes of steps S910 and S912 to S916 shown in FIG.

ステップＳ９３０においてコントローラ５は、燃料電池システム１が起動された場合、例えばキーセンサ５１から始動要求を受けた場合に、アノードガスの充填フラグを確認する。充填フラグは、充填口２１からいずれかの高圧タンク３１１〜３１４にアノードガスが供給された時点で「１」に設定される。 In step S930, when the fuel cell system 1 is activated, for example, when a start request is received from the key sensor 51, the controller 5 checks the anode gas filling flag. The filling flag is set to “1” when anode gas is supplied from the filling port 21 to any one of the high-pressure tanks 311 to 314.

そしてコントローラ５は、充填フラグが「１」を示す場合には、燃料電池システム１を起動するときに高圧タンク３１１〜３１４の内部容積の大小関係に基づいて調圧装置３１１ａ〜３１４ａを開ける。具体的には、コントローラ５は、メモリ５９に記憶されたタンクデータを参照して内部容積が最も大きな高圧タンク３１１を特定し、特定した高圧タンク３１１の調圧装置３１１ａを開ける。 When the filling flag indicates “1”, the controller 5 opens the pressure regulators 311 a to 314 a based on the magnitude relationship of the internal volumes of the high pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is started. Specifically, the controller 5 refers to the tank data stored in the memory 59, identifies the high-pressure tank 311 having the largest internal volume, and opens the pressure regulator 311a of the identified high-pressure tank 311.

その後コントローラ５は、調圧装置３１１ａ以外の調圧装置３１２ａ〜３１４ａについて、調圧弁３３までの圧力損失が小さい順に高圧タンク３１２〜３１４を開放する。すなわち、コントローラ５は、調圧装置３１２ａを開いた後に調圧装置３１３ａを開き、最後に調圧装置３１４ａを開ける。 Thereafter, the controller 5 opens the high-pressure tanks 312 to 314 in order of increasing pressure loss up to the pressure regulating valve 33 for the pressure regulating devices 312a to 314a other than the pressure regulating device 311a. That is, the controller 5 opens the pressure adjusting device 313a after opening the pressure adjusting device 312a, and finally opens the pressure adjusting device 314a.

このように高圧タンク３１１の調圧装置３１１ａ以外の調圧装置３１４ａを最後に開けることにより、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５を全部開けた時のピーク電力を低減することができる。そしてピーク電力を低減することにより、各電磁弁４５にピーク電流を供給する供給回路にとって過大な電流が出力されて供給回路が故障することを抑制できる。 Thus, by opening the pressure regulating device 314a other than the pressure regulating device 311a of the high pressure tank 311 lastly, the peak power when all the electromagnetic valves 45 of the pressure regulating devices 311a to 314a are opened can be reduced. By reducing the peak power, it is possible to suppress an excessive current from being output to the supply circuit that supplies the peak current to each electromagnetic valve 45 and the supply circuit from failing.

また、コントローラ５は、調圧装置３１１ａ〜３１４ａのいずれかの電磁弁４５を開弁した後に充填フラグを「０」に設定する。そして燃料電池システム１が停止されるときには図５で示した停止処理が実行され、その後に燃料電池システム１が起動されたときに、図６で示した開弁順序で調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各電磁弁４５が１個ずつ順番に開けられる。 Further, the controller 5 sets the filling flag to “0” after opening any one of the electromagnetic valves 45 of the pressure adjusting devices 311a to 314a. When the fuel cell system 1 is stopped, the stop process shown in FIG. 5 is executed. When the fuel cell system 1 is started after that, the pressure regulators 311a to 314a are operated in the valve opening order shown in FIG. Each electromagnetic valve 45 is opened one by one in order.

このように本実施形態では、アノードガスが充填されてから燃料電池システム１が再起動される場合には調圧装置３１１ａが１番目に開けられ、またアノードガスが充填されずに燃料電池システム１が通常起動される場合には調圧装置３１１ａが最後に開けられる。 As described above, in this embodiment, when the fuel cell system 1 is restarted after the anode gas is filled, the pressure regulator 311a is opened first, and the fuel cell system 1 is not filled with the anode gas. Is normally activated, the pressure regulator 311a is finally opened.

したがってアノードガスが充填されてから燃料電池システム１が再起動される場合には内部容積が最も大きな高圧タンク３１１の調圧装置３１１ａを１番目に開けることにより、調圧装置３１１ａ〜３１４ａを全て開けた時の各電磁弁４５に対するピーク電力の低減を図ることができ、アノードガスが充填されずに燃料電池システム１が通常起動される場合には内部容積が最も大きな高圧タンク３１１の調圧装置３１１ａを最後に開けることにより、逆止弁４３に対する性能低下の抑制を図ることができる。 Therefore, when the fuel cell system 1 is restarted after the anode gas is filled, the pressure regulators 311a to 314a are all opened by opening the pressure regulator 311a of the high-pressure tank 311 having the largest internal volume first. it is possible to reduce the peak power for each solenoid valve 45 when the pressure adjustment unit 311a of the internal volume of the largest high-pressure tank 311 when the fuel cell system 1 without being anode gas filling is normally activated by opening the last, it is possible to suppression of performance degradation with respect to the check valve 43.

また本実施形態では、メモリ５９に記憶されたタンクデータに基づいて開弁順序を設定する例について説明したが、調圧装置３１１ａ〜３１４ａの各温度センサ４６の検出値に基づいて開弁順序を設定してもよい。この場合にはコントローラ５は、アノードガスの充填後に燃料電池システム１が起動されると各温度センサ４６の内部温度を取得し、例えば内部温度が最も高い高圧タンク３１１に設けられた調圧装置３１１ａの電磁弁４５を１番目に開ける。また、電磁弁４５の温度を検出するセンサを新たに設け、このセンサの検出値に基づいて開弁順序を決定してもよい。 In the present embodiment, the example in which the valve opening order is set based on the tank data stored in the memory 59 has been described. However, the valve opening order is determined based on the detection values of the temperature sensors 46 of the pressure adjusting devices 311a to 314a. It may be set. In this case, the controller 5 acquires the internal temperature of each temperature sensor 46 when the fuel cell system 1 is started after filling the anode gas. For example, the controller 511a provided in the high-pressure tank 311 having the highest internal temperature. The first solenoid valve 45 is opened. Further, a sensor for detecting the temperature of the electromagnetic valve 45 may be newly provided, and the valve opening order may be determined based on the detection value of this sensor.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said embodiment showed only a part of application example of this invention, and the meaning which limits the technical scope of this invention to the specific structure of the said embodiment. Absent.

例えば、本実施形態では、タンク搭載ユニット１０をアノードガス非循環型の燃料電池システム１で使用する例について説明したが、タンク搭載ユニット１０をアノードガス循環型の燃料電池システムで使用することも可能である。 For example, in the present embodiment, the example in which the tank mounting unit 10 is used in the anode gas non-circulating fuel cell system 1 has been described. However, the tank mounting unit 10 can also be used in the anode gas circulating fuel cell system. It is.

また本実施形態では、温度センサ４６を設けて燃料電池システム１の起動時の高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力を推定する例について説明したが、高圧タンク３１１〜３１４の内部圧力を検出するセンサを各調圧装置３１１ａ〜３１４ａに設けても良い。これにより、高圧タンク３１１〜３１４を順次開放するときに調圧装置３１１ａ〜３１４ａの逆止弁４３がアノードガスの逆流によって作動することをより確実に防ぐことができる。 In the present embodiment, an example in which the temperature sensor 46 is provided to estimate the internal pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 when the fuel cell system 1 is started has been described. However, the sensor that detects the internal pressure of the high-pressure tanks 311 to 314 is described. You may provide in each pressure regulation apparatus 311a-314a. Thereby, when the high-pressure tanks 311 to 314 are sequentially opened, it is possible to more reliably prevent the check valves 43 of the pressure regulators 311a to 314a from being operated by the backflow of the anode gas.

また本実施形態では、高圧タンク３１１〜３１４の内部容積の違いによって燃料電池システム１の停止時に各高圧タンク３１１〜３１４の内部温度にばらつきが生じる例について説明したが、別の理由で各高圧タンクの内部温度にばらつきが生じる。例えば、各高圧タンクの熱容量や伝熱面積などの違い、又は、高圧タンク周囲の熱環境の違いによっても内部温度にばらつきが生じる場合がある。このような場合にも、燃料電池システム１の起動時に、前回停止時の各高圧タンクの内部温度の高い方から順に高圧タンクを順次開放することにより、本実施形態と同様の効果が得られる。 In the present embodiment, an example in which the internal temperature of each of the high pressure tanks 311 to 314 varies when the fuel cell system 1 is stopped due to the difference in the internal volume of the high pressure tanks 311 to 314 has been described. Variation occurs in the internal temperature. For example, the internal temperature may vary due to a difference in heat capacity or heat transfer area of each high-pressure tank or a difference in thermal environment around the high-pressure tank. In such a case, when starting the fuel cell system 1, by sequentially opening the high-pressure tank in order of not higher in the internal temperature of the high-pressure tank of the previous stop, the same effect as this embodiment can be obtained .

また、第１、第２実施形態では、高圧タンク３１１〜３１４のうち内部圧力が低い高圧タンクから順次開放する例について説明したが、複数の高圧タンクのうちの一部の高圧タンクについてのみ、内部圧力が低い高圧タンクから順に開放しても良い。例えば、高圧タンク３１１及び高圧タンク３１２に対してのみ、内部圧力の低い高圧タンク３１２から先に調圧装置３１２ａの電磁弁４５を開ける。この場合においても本実施形態と同様の効果が得られる。 Further, in the first and second embodiments, the example in which the internal pressure is sequentially opened from the high pressure tanks having the low internal pressure among the high pressure tanks 311 to 314 has been described. You may open in order from a high pressure tank with a low pressure. For example, only the high-pressure tank 311 and the high-pressure tank 312, opens the pressure regulating device 31 2 a solenoid valve 45 from the high-pressure tank 31 2 low internal pressure first. Even in this case, the same effect as the present embodiment can be obtained.

なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。 In addition, the said embodiment can be combined suitably.

１燃料電池システム
２燃料電池スタック（燃料電池）
４コントローラ（調圧装置制御部）
２０ガス通路
３１１〜３１４高圧タンク（タンク）
３１１ａ〜３１４ａ調圧装置
４５電磁弁
Ｓ９１２（通常起動制御部）
Ｓ９１７（充填起動制御部） 1 Fuel cell system 2 Fuel cell stack (fuel cell)
4. Controller (pressure regulator controller)
20 Gas passage 311 to 314 High pressure tank (tank)
311a to 314a Pressure regulator 45 Solenoid valve S912 (Normal activation control unit)
S917 (filling activation control unit)

Claims

A plurality of tanks for supplying anode gas to the fuel cell at the same pressure ,
A plurality of pressure regulators each provided in the plurality of tanks for filling or supplying anode gas;
One gas passage connected to each of the plurality of pressure regulators and passing the anode gas of each tank;
A pressure regulator controller that opens each pressure regulator one by one from the tank with the higher temperature among the tanks when the fuel cell is stopped when starting the fuel cell;
In the fuel cell system including,
Each of the pressure regulators has an electromagnetic valve that increases the peak power required to open the pressure regulator as the temperature of the tank increases.
The pressure regulator controller is
When starting the fuel cell without filling the tank with anode gas, the pressure regulators are opened one by one from the tank with the higher temperature of the tank when the fuel cell is stopped. ,
When starting the fuel cell after filling each tank with the anode gas, the pressure regulator with the highest temperature of the solenoid valve is opened before at least one of the other pressure regulators. ,
Fuel cell system .

The fuel cell system according to claim 1 , wherein
When the fuel cell is started after the tank is filled with the anode gas, the pressure regulator control unit opens the pressure regulator of the tank with the largest volume first.
Fuel cell system.

The fuel cell system according to claim 2 , wherein
When the pressure regulator control unit opens the pressure regulator of a predetermined tank having the same volume, the pressure regulator from the pressure regulator with a short passage length of the gas passage to the fuel cell among the pressure regulators of the predetermined tank. Open in order,
Fuel cell system.

A plurality of tanks for supplying anode gas to the fuel cell at the same pressure ,
A plurality of pressure regulators each provided in the plurality of tanks for filling or supplying anode gas;
When starting the fuel cell without filling the tank with anode gas, the pressure regulators are normally opened one by one from the tank with the highest temperature among the tanks when the fuel cell is stopped. A startup controller;
When starting the fuel cell after filling each tank with the anode gas, a charging start control unit that opens the pressure control device other than the pressure control device having the highest temperature, and
Including fuel cell system.