JP6995635B2 - 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.
燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを備える。燃料電池スタックの出力電力(=発電量)は、燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量、及び、燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量が多くなるにつれて大きくなる。燃料電池システムは、燃料電池スタックの出力電力の目標値となる出力指令値を演算し、燃料電池スタックの出力電力が出力指令値に追従するように制御を行う制御部を備える。制御部は、出力指令値に応じて、燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量を調整することで、燃料電池スタックの出力電力を制御している。 The fuel cell system comprises a fuel cell stack that generates power by a chemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas. The output power (= power generation amount) of the fuel cell stack increases as the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack and the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack increase. The fuel cell system includes a control unit that calculates an output command value that is a target value of the output power of the fuel cell stack and controls the output power of the fuel cell stack to follow the output command value. The control unit controls the output power of the fuel cell stack by adjusting the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas according to the output command value.
特許文献1には、燃料電池スタックの出力性能が低下する場合があることが記載されている。燃料電池スタックの出力性能が低下した場合、出力指令値に応じた供給量の燃料ガス、及び、酸化剤ガスを供給したとしても、出力電力(実出力電力)が出力指令値に追従しなくなる。即ち、出力指令値よりも低い出力電力しか得られなくなる。 Patent Document 1 describes that the output performance of the fuel cell stack may decrease. When the output performance of the fuel cell stack deteriorates, the output power (actual output power) does not follow the output command value even if the fuel gas and the oxidant gas of the supply amount corresponding to the output command value are supplied. That is, only output power lower than the output command value can be obtained.
前述したように、燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量は、出力指令値に応じて定まる。このため、出力指令値よりも出力電力が低い場合、出力指令値通りの出力電力が出力されていないにも関わらず、出力指令値通りの出力電力を出力させようとして燃料電池スタックには過剰な空気が供給されていることになる。燃料電池スタックに過剰に空気が供給されると、燃料電池スタック内の湿度が低下する。結果として、燃料電池スタックの劣化が促進されることになる。 As described above, the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas are determined according to the output command value. Therefore, when the output power is lower than the output command value, the fuel cell stack is excessive in an attempt to output the output power according to the output command value even though the output power according to the output command value is not output. It means that air is being supplied. Excessive air supply to the fuel cell stack reduces the humidity in the fuel cell stack. As a result, the deterioration of the fuel cell stack will be accelerated.
本発明の目的は、燃料電池スタックの劣化を抑制できる燃料電池システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of suppressing deterioration of a fuel cell stack.
上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量を調整する第1調整部と、前記燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量を調整する第2調整部と、前記燃料電池スタックの出力電力を検出する検出部と、前記第1調整部及び前記第2調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池スタックの出力電力の目標値となる出力指令値を求め、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池スタックの出力電力が前記出力指令値に追従するようにフィードバック制御を行い、前記燃料電池スタックの出力偏差が閾値以上となる出力偏差条件と、前記出力偏差条件が予め定められた時間以上継続して成立する継続条件と、を含む特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値よりも前記目標値の低い調整後出力指令値を前記出力指令値とする。 The fuel cell system that solves the above problems adjusts the fuel cell stack, the first adjusting unit that adjusts the supply amount of the fuel gas to the fuel cell stack, and the supply amount of the oxidizing agent gas to the fuel cell stack. A second adjusting unit, a detecting unit that detects the output power of the fuel cell stack, and a control unit that controls the first adjusting unit and the second adjusting unit are provided, and the control unit is the fuel cell stack. An output command value that is a target value of the output power of the fuel cell stack is obtained, and feedback control is performed so that the output power of the fuel cell stack follows the output command value based on the detection result of the detection unit. When a specific condition including an output deviation condition in which the output deviation of is equal to or more than a threshold value and a continuation condition in which the output deviation condition is continuously satisfied for a predetermined time or longer is satisfied, when the specific condition is satisfied. The adjusted output command value whose target value is lower than the output command value of the above is defined as the output command value.
これによれば、出力偏差条件、及び、継続条件を含む特定条件が成立した場合、調整後出力指令値が出力指令値となる。制御部は、出力偏差を小さくするためにフィードバック制御を行っているため、出力偏差条件、及び、継続条件が成立する状況は、出力指令値と出力電力の差である出力偏差が小さくならない状態で維持されている状況といえる。言い換えれば、出力電力を出力指令値に追従させようとして、燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量を増やしているにも関わらず、出力電力が大きくならない状況といえる。調整後出力指令値は、特定条件が成立した時点での出力指令値よりも目標値の低い値である。調整後出力指令値を出力指令値とすることで、特定条件が成立した時点よりも燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量は減ることになる。燃料電池スタックの劣化や、使用環境によって出力性能が低下している場合、出力指令値が低くなることで、酸化剤ガスの供給量が抑えられることになる。したがって、燃料電池スタックに過剰な酸化剤ガスが供給されることが抑制され、燃料電池スタックの劣化を抑制できる。 According to this, when the output deviation condition and the specific condition including the continuation condition are satisfied, the adjusted output command value becomes the output command value. Since the control unit performs feedback control to reduce the output deviation, the output deviation condition and the continuation condition are satisfied when the output deviation, which is the difference between the output command value and the output power, does not decrease. It can be said that the situation is maintained. In other words, it can be said that the output power does not increase even though the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas are increased in an attempt to make the output power follow the output command value. The adjusted output command value is a value lower than the target value at the time when the specific condition is satisfied. By setting the adjusted output command value as the output command value, the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack and the amount of oxidant gas supplied will be smaller than when the specific conditions are satisfied. When the output performance is deteriorated due to deterioration of the fuel cell stack or the usage environment, the output command value becomes low, so that the supply amount of the oxidant gas can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the supply of excess oxidant gas to the fuel cell stack and suppress the deterioration of the fuel cell stack.
前記特定条件は、前記出力指令値のフィードバック積分項が上限値となる積分項条件を含んでもよい。
フィードバック積分項が上限値になる状況は、出力偏差を小さくするためにフィードバック積分項を大きくしているにも関わらず、出力偏差が小さくならない状況である。特定条件に積分項条件を含めることで、調整後出力指令値を出力指令値とするか否かの判断をより適切に行うことができる。
The specific condition may include an integral term condition in which the feedback integral term of the output command value is an upper limit value.
The situation where the feedback integral term becomes the upper limit is the situation where the output deviation does not decrease even though the feedback integral term is increased in order to reduce the output deviation. By including the integral term condition in the specific condition, it is possible to more appropriately determine whether or not the adjusted output command value is used as the output command value.
上記燃料電池システムについて、前記燃料電池スタックが接続される負荷に並列接続される蓄電装置と、前記蓄電装置の充電率を検出する充電率検出部と、を備え、前記制御部は、前記充電率検出部によって検出される前記蓄電装置の充電率に応じて、前記出力指令値を段階的に切り替え、前記特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値の1段階下の前記出力指令値を前記調整後出力指令値としてもよい。 The fuel cell system includes a power storage device connected in parallel to a load to which the fuel cell stack is connected, and a charge rate detection unit for detecting the charge rate of the power storage device, and the control unit has the charge rate. The output command value is switched stepwise according to the charge rate of the power storage device detected by the detection unit, and when the specific condition is satisfied, one step of the output command value at the time when the specific condition is satisfied. The output command value below may be used as the adjusted output command value.
出力指令値を段階的に切り替えているため、調整後出力指令値を求める際には、特定条件が成立した時点での出力指令値よりも1段階下の出力指令値を調整後出力指令値とすればよい。このため、調整後出力指令値の演算が容易となる。 Since the output command value is switched step by step, when obtaining the adjusted output command value, the output command value one step lower than the output command value at the time when a specific condition is satisfied is set as the adjusted output command value. do it. Therefore, it becomes easy to calculate the adjusted output command value.
上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量を調整する第1調整部と、前記燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量を調整する第2調整部と、前記燃料電池スタックの出力電力を検出する検出部と、前記第1調整部及び前記第2調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池スタックの出力電力の目標値となる出力指令値を求め、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池スタックの出力電力が前記出力指令値に追従するようにフィードバック制御を行い、前記出力指令値のフィードバック積分項が上限値となる積分項条件と、前記燃料電池スタックの出力偏差が閾値以上となる出力偏差条件と、を含む特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値よりも前記目標値の低い調整後出力指令値を前記出力指令値とする。 The fuel cell system that solves the above problems adjusts the fuel cell stack, the first adjusting unit that adjusts the supply amount of the fuel gas to the fuel cell stack, and the supply amount of the oxidizing agent gas to the fuel cell stack. A second adjusting unit, a detecting unit that detects the output power of the fuel cell stack, and a control unit that controls the first adjusting unit and the second adjusting unit are provided, and the control unit is the fuel cell stack. An output command value that is a target value of the output power of the fuel cell stack is obtained, and feedback control is performed so that the output power of the fuel cell stack follows the output command value based on the detection result of the detection unit. When a specific condition including an integration term condition in which the feedback integration term of the fuel cell stack is an upper limit value and an output deviation condition in which the output deviation of the fuel cell stack is equal to or more than a threshold value is satisfied, the said at the time when the specific condition is satisfied. The adjusted output command value whose target value is lower than the output command value is defined as the output command value.
これによれば、積分項条件、及び、出力偏差条件を含む特定条件が成立した場合、調整後出力指令値が出力指令値となる。積分項条件、及び、出力偏差条件の成立する状況は、出力指令値と出力電力の差である出力偏差が閾値以上であり、出力偏差を小さくするためにフィードバック積分項を大きくしているにも関わらず、出力偏差が小さくならない状況である。言い換えれば、出力電力を出力指令値に追従させようとして、燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量を増やしているにも関わらず、出力電力が大きくならない状況といえる。調整後出力指令値は、特定条件が成立した時点での出力指令値よりも目標値の低い値である。調整後出力指令値を出力指令値とすることで、特定条件が成立した時点よりも燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量、及び、酸化剤ガスの供給量は減ることになる。燃料電池スタックの劣化や、使用環境によって出力性能が低下している場合、出力指令値が低くなることで、酸化剤ガスの供給量が抑えられることになる。したがって、燃料電池スタックに過剰な酸化剤ガスが供給されることが抑制され、燃料電池スタックの劣化を抑制できる。 According to this, when the integral term condition and the specific condition including the output deviation condition are satisfied, the adjusted output command value becomes the output command value. In the situation where the integration term condition and the output deviation condition are satisfied, the output deviation, which is the difference between the output command value and the output power, is equal to or more than the threshold value, and the feedback integration term is increased in order to reduce the output deviation. Nevertheless, the output deviation does not decrease. In other words, it can be said that the output power does not increase even though the supply amount of the fuel gas and the supply amount of the oxidant gas are increased in an attempt to make the output power follow the output command value. The adjusted output command value is a value lower than the target value at the time when the specific condition is satisfied. By setting the adjusted output command value as the output command value, the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack and the amount of oxidant gas supplied will be smaller than when the specific conditions are satisfied. When the output performance is deteriorated due to deterioration of the fuel cell stack or the usage environment, the output command value becomes low, so that the supply amount of the oxidant gas can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the supply of excess oxidant gas to the fuel cell stack and suppress the deterioration of the fuel cell stack.
本発明によれば、燃料電池スタックの劣化を抑制できる。 According to the present invention, deterioration of the fuel cell stack can be suppressed.
以下、燃料電池システムの一実施形態について説明を行う。なお、本実施形態の燃料電池システムは、乗用車や、産業車両(例えば、フォークリフト)などの車両に搭載される。 Hereinafter, an embodiment of the fuel cell system will be described. The fuel cell system of the present embodiment is mounted on a vehicle such as a passenger car or an industrial vehicle (for example, a forklift).
図1に示すように、燃料電池システム10は、燃料電池スタック11を備える。燃料電池スタック11は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルは、例えば、固体高分子型燃料電池である。燃料電池スタック11は、燃料ガスと、酸化剤ガスとの化学反応によって発電を行う。本実施形態では、水素ガスを燃料ガス、空気中の酸素を酸化剤ガスとして発電が行われる。燃料電池システム10は、燃料電池スタック11の発電した電力によって負荷30を駆動させるシステムである。
As shown in FIG. 1, the
燃料電池システム10は、水素ガスが貯蔵された水素タンク12と、水素タンク12から燃料電池スタック11への水素ガスの供給量を調整するための電磁弁13と、大気中の空気を吸引して、圧縮した空気を吐出するコンプレッサ14と、を備える。また、燃料電池システム10は、燃料電池スタック11への水素ガスの供給量、及び、燃料電池スタック11への空気の供給量を調整することで燃料電池スタック11の出力電力Pg(発電量)を制御する制御部としてのECU(電子制御ユニット)15を備える。
The
水素タンク12は、断面円筒状で高圧の水素ガスが貯留されるものである。電磁弁13は、ECU15によって設定された駆動周期や開弁時間に応じて、弁体が電磁的に駆動する電磁駆動式の開閉弁である。ECU15によって、電磁弁13の駆動周期や開弁時間が制御されることで、燃料電池スタック11への水素ガスの供給量は制御される。
The
コンプレッサ14は、電動モータによって駆動する電動圧縮機である。ECU15によって電動モータのトルクが制御されることで、燃料電池スタック11への空気の供給量は制御される。詳細にいえば、コンプレッサ14は、電動モータに接続されたインバータINVを備え、このインバータINVがECU15に制御されることで、燃料電池スタック11への空気の供給量は制御される。電磁弁13は、第1調整部として機能し、コンプレッサ14は、第2調整部として機能している。
The
燃料電池システム10は、燃料電池スタック11と負荷30との間に設けられたDC/DCコンバータ16と、負荷30に並列接続された蓄電装置17と、蓄電装置17の充電率を検出する充電率検出部としての電圧推定部23と、を備える。DC/DCコンバータ16は、燃料電池スタック11の出力電圧を変圧して出力する。燃料電池スタック11の出力電力Pgが負荷30の要求電力Pwを上回っている場合、余剰の電力は蓄電装置17に充電される。燃料電池スタック11の出力電力Pgが負荷30の要求電力Pwを下回っている場合、不足分の電力が蓄電装置17から放電される。
The
蓄電装置17は、放電、及び、充電が可能なものであり、例えば、二次電池やキャパシタが用いられる。電圧推定部23は、蓄電装置17に入出力される電流を積算することで蓄電装置17の充電量を求め、その充電量に基づいて蓄電装置17の閉回路電圧を推定する。電圧推定部23によって推定された閉回路電圧は、ECU15に出力される。ECU15は、閉回路電圧に基づき、蓄電装置17の充電率を演算する。
The
燃料電池スタック11は、電圧センサ21を備える。電圧センサ21は、燃料電池スタック11の出力電圧を検出する。電圧センサ21は、検出結果をECU15に出力する。DC/DCコンバータ16は、電流センサ22を備える。電流センサ22は、DC/DCコンバータ16への入力電流を検出する。DC/DCコンバータ16に入力される電流は、燃料電池スタック11から出力されており、DC/DCコンバータ16への入力電流は、燃料電池スタック11の出力電流といえる。電流センサ22は、検出結果をECU15に出力する。ECU15は、燃料電池スタック11の出力電圧と出力電流から、燃料電池スタック11の出力電力Pg、言い換えれば、燃料電池スタック11の発電量を演算することができる。本実施形態では、電圧センサ21、及び、電流センサ22の検出結果から出力電力Pgが演算されるため、電圧センサ21、及び、電流センサ22が燃料電池スタック11の出力電力Pgを検出する検出部として機能しているといえる。
The fuel cell stack 11 includes a
燃料電池スタック11の出力電力Pgは、燃料電池スタック11への水素ガスの供給量、及び、燃料電池スタック11への空気の供給量によって変動する。
ECU15は、燃料電池スタック11への水素ガスの供給量、及び、空気の供給量を調整することで、燃料電池スタック11の出力電力Pgを制御する。ECU15は、燃料電池スタック11の出力電力Pgの目標値となる出力指令値Pcを演算する。そして、ECU15は、燃料電池スタック11の出力電力Pgが出力指令値Pcに追従するように、電磁弁13、及び、コンプレッサ14の制御を行う。以下、詳細に説明を行う。
The output power Pg of the fuel cell stack 11 varies depending on the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 11 and the amount of air supplied to the fuel cell stack 11.
The
図2に示すように、ECU15は、フィードフォワード制御と、フィードバック制御(PI制御)とを併用して、燃料電池スタック11の出力電力Pgを制御する。
ECU15は、出力指令値Pc[kW]を演算により求めると、出力指令値Pcから電流指令値(FF)[A]を算出する。電流指令値(FF)は、燃料電池スタック11の電流-電圧特性、及び、フォードフォワードゲインから算出される。
As shown in FIG. 2, the
When the output command value Pc [kW] is obtained by calculation, the
また、ECU15は、出力電圧と出力電流から出力電力Pg[kW]を演算する。なお、図2では、出力電圧をFC電圧、出力電流をFC電流、出力電力PgをFC実電力と表記している。ECU15は、出力指令値Pcと出力電力Pgから出力偏差ΔP[kW]を演算する。ECU15は、出力偏差ΔP、比例ゲイン、及び、積分ゲインから、電流指令値(FB)[A]を算出する。詳細にいえば、ECU15は、出力偏差ΔPと比例ゲインからフィードバック比例項を算出し、出力偏差ΔPの積分値と積分ゲインからフィードバック積分項を演算する。フィードバック比例項とフィードバック積分項との和が電流指令値(FB)となる。
Further, the
ECU15は、電流指令値(FF)と、電流指令値(FB)との和を電流指令値とする。ECU15は、電流指令値に対応する量の水素ガスと空気が燃料電池スタック11に供給されるように電磁弁13、及び、コンプレッサ14を制御する。これにより、出力指令値Pcに出力電力Pgが追従するように水素ガスの供給量と、空気の供給量とが調整される。
The
しかしながら、燃料電池スタック11の劣化や、使用環境などに起因して、燃料電池スタック11の出力電力Pgが十分に得られない場合がある。この場合、出力偏差ΔPが小さくならない場合がある。即ち、燃料電池スタック11の出力電力Pgが、出力指令値Pcよりも低い状態となり、空気が過剰に供給される場合がある。 However, due to deterioration of the fuel cell stack 11, the usage environment, and the like, the output power Pg of the fuel cell stack 11 may not be sufficiently obtained. In this case, the output deviation ΔP may not be small. That is, the output power Pg of the fuel cell stack 11 may be lower than the output command value Pc, and air may be excessively supplied.
ECU15は、以下の制御によって出力指令値Pcを演算することで、燃料電池スタック11に過剰な量の空気が供給されることを抑制している。
図3に示すように、本実施形態のECU15は、発電量決定処理と、発電量偏差調整処理の二段階の処理を行うことで出力指令値Pcを演算する。発電量決定処理は、蓄電装置17の充電率に応じて、燃料電池スタック11の出力指令値Pc1(発電量の目標値)を決定する処理である。発電量偏差調整処理は、特定条件が成立した場合に、発電量決定処理で演算された出力指令値Pc1の値を調整し、調整された出力指令値である調整後出力指令値Pc2を新たな出力指令値Pcとする処理である。
The
As shown in FIG. 3, the
まず、発電量決定処理について説明する。
図4に示すように、ECU15は、蓄電装置17の充電率に応じて、燃料電池スタック11の出力状態を段階的に切り替える。本実施形態の出力状態は、発電停止状態S1、低出力状態S2、中出力状態S3、高出力状態S4の4段階の状態である。4つの出力状態によって、出力指令値Pc1は異なっている。したがって、出力状態とともに、出力指令値Pc1も段階的に切り替わる。
First, the power generation amount determination process will be described.
As shown in FIG. 4, the
発電停止状態S1とは、燃料電池スタック11の発電を行わない状態である。発電停止状態S1では、出力指令値Pc1=0[kW]となる。
低出力状態S2とは、燃料電池スタック11の劣化を伴うことなく発電可能である最低値の発電を行わせる状態である。低出力状態S2での出力指令値Pc1は、発電停止状態S1よりも大きな値となり、例えば、出力指令値Pc1=3[kW]となる。
The power generation stop state S1 is a state in which the fuel cell stack 11 does not generate power. In the power generation stop state S1, the output command value Pc1 = 0 [kW].
The low output state S2 is a state in which power is generated at the lowest value that can be generated without deterioration of the fuel cell stack 11. The output command value Pc1 in the low output state S2 is a value larger than that in the power generation stop state S1, and for example, the output command value Pc1 = 3 [kW].
中出力状態S3とは、低出力状態S2よりも燃料電池スタック11の発電量が多い状態である。中出力状態S3での出力指令値Pc1は、低出力状態S2よりも大きな値であり、例えば、出力指令値Pc1=6[kW]となる。中出力状態S3における出力指令値Pc1は、通常の使用条件において車両が動作する際の負荷30の要求電力Pwの平均的な値に設定される。 The medium output state S3 is a state in which the amount of power generated by the fuel cell stack 11 is larger than that in the low output state S2. The output command value Pc1 in the medium output state S3 is a value larger than that in the low output state S2, and for example, the output command value Pc1 = 6 [kW]. The output command value Pc1 in the medium output state S3 is set to an average value of the required power Pw of the load 30 when the vehicle operates under normal usage conditions.
高出力状態S4とは、車両が最大負荷で動作する際の負荷30の要求電力Pwを燃料電池スタック11に出力させる状態である。高出力状態S4での出力指令値Pc1は、中出力状態S3よりも大きな値であり、例えば、出力指令値Pc1=12[kW]となる。中出力状態S3とは、低出力状態S2と高出力状態S4との間の状態ともいえる。 The high output state S4 is a state in which the required power Pw of the load 30 when the vehicle operates at the maximum load is output to the fuel cell stack 11. The output command value Pc1 in the high output state S4 is a value larger than that in the medium output state S3, and for example, the output command value Pc1 = 12 [kW]. The medium output state S3 can be said to be a state between the low output state S2 and the high output state S4.
ECU15は蓄電装置17の充電率に応じて、燃料電池スタック11の出力状態を適宜切り替える。まず、燃料電池スタック11が発電停止状態S1である際に、蓄電装置17の充電率が発電開始閾値VD=50[%]以下になった場合、燃料電池スタック11は発電を開始して、出力状態は発電停止状態S1から低出力状態S2に移行する。
The
燃料電池スタック11が低出力状態S2である際に、蓄電装置17の充電率が中出力切替閾値VM=45[%]以下になった場合、燃料電池スタック11の出力状態は低出力状態S2から中出力状態S3に移行する。
When the charge rate of the
燃料電池スタック11が中出力状態S3である際に、蓄電装置17の充電率が高出力切替閾値VH=30[%]以下になった場合、燃料電池スタック11の出力状態は中出力状態S3から高出力状態S4に移行する。なお、高出力切替閾値VHは、車両が最も厳しい条件で使用された際に燃料電池システム10を保護するために最低限な蓄電装置17の充電率として設定される。
When the charge rate of the
一方、燃料電池スタック11が高出力状態S4である際に、蓄電装置17の充電率が中出力切替閾値VM=45[%]以上になった場合、燃料電池スタック11の出力状態は高出力状態S4から中出力状態S3に移行する。
On the other hand, when the fuel cell stack 11 is in the high output state S4 and the charge rate of the
燃料電池スタック11が中出力状態S3である際に、蓄電装置17の充電率が出力切替閾値VL=60[%]以上になった場合、燃料電池スタック11の出力状態は中出力状態S3から低出力状態S2に移行する。
When the charge rate of the
燃料電池スタック11が低出力状態S2である際に、蓄電装置17の充電率が発電停止閾値VS=70[%]以上になった場合、燃料電池スタック11は発電を停止して、出力状態は低出力状態S2から発電停止状態S1に移行する。なお、発電停止閾値VSは、蓄電装置17が過充電状態となるのを防止するための最高限度の充電率として設定され、残りの充電率の30[%]分は、蓄電装置17が回生エネルギーを受け取るために必要な余剰分として確保されている。燃料電池システム10において、中出力切替閾値VM=45[%]は、高出力切替閾値VH=30[%]と出力切替閾値VL=60[%]との中間の値に設定されている。上記したように、蓄電装置17の充電率に応じて、出力指令値Pc1は変化することになる。
When the charge rate of the
次に、発電量偏差調整処理について説明する。
本実施形態において、調整後出力指令値Pc2は、特定条件が成立した時点での出力指令値Pc1よりも1段階下の出力状態での出力指令値Pc1である。特定条件が成立した時点で、出力状態が高出力状態S4であれば、調整後出力指令値Pc2は中出力状態S3での出力指令値Pc1となる。特定条件が成立した時点で、出力状態が中出力状態S3であれば、調整後出力指令値Pc2は低出力状態S2での出力指令値Pc1となる。なお、特定条件が成立した時点で、出力状態が低出力状態S2の場合、出力指令値Pc1は低出力状態S2での出力指令値Pc1に維持される。
Next, the power generation amount deviation adjustment process will be described.
In the present embodiment, the adjusted output command value Pc2 is the output command value Pc1 in the output state one step lower than the output command value Pc1 at the time when the specific condition is satisfied. If the output state is the high output state S4 when the specific condition is satisfied, the adjusted output command value Pc2 becomes the output command value Pc1 in the medium output state S3. If the output state is the medium output state S3 when the specific condition is satisfied, the adjusted output command value Pc2 becomes the output command value Pc1 in the low output state S2. When the output state is the low output state S2 when the specific condition is satisfied, the output command value Pc1 is maintained at the output command value Pc1 in the low output state S2.
ECU15は、特定条件として、以下の積分項条件、出力偏差条件、及び、継続条件が成立した場合、調整後出力指令値Pc2を出力指令値Pcとする。即ち、積分項条件、出力偏差条件、及び、継続条件が成立しなければ発電量決定処理で演算された出力指令値Pc1に追従するように燃料電池スタック11の出力電力Pgは制御される。一方で、積分項条件、出力偏差条件、及び、継続条件が成立すれば調整後出力指令値Pc2に追従するように燃料電池スタック11の出力電力Pgは制御される。
When the following integration term condition, output deviation condition, and continuation condition are satisfied as specific conditions, the
積分項条件…出力指令値Pcのフィードバック積分項が上限値となること。
出力偏差条件…燃料電池スタック11の出力偏差ΔPが閾値以上となること。
継続条件…積分項条件、及び、出力偏差条件の両方が予め定められた時間以上継続して成立していること。
Integral term condition: The feedback integral term of the output command value Pc is the upper limit.
Output deviation condition: The output deviation ΔP of the fuel cell stack 11 is equal to or greater than the threshold value.
Continuation condition: Both the integration term condition and the output deviation condition are continuously satisfied for a predetermined time or longer.
積分項条件におけるフォードバック積分項は、出力偏差ΔPが大きくなると、これに合わせて大きくなる。フィードバック積分項の上限値とは、燃料電池システム10で設定された上限値である。この上限値は、燃料電池スタック11の特性などを考慮した上で、電流指令値の値が過剰に上昇しないように設定されている。
The Fordback integral term under the integral term condition becomes larger as the output deviation ΔP becomes larger. The upper limit value of the feedback integration term is an upper limit value set by the
出力偏差条件における出力偏差ΔPの閾値は、シミュレーション結果や、実験結果などに基づいて定められた値である。フィードバック制御は、出力偏差ΔPを小さくするために行っているため、燃料電池スタック11の出力性能に問題がなければ、出力偏差ΔPは所定の範囲内に収まる。出力偏差ΔPの閾値は、この所定の範囲よりも大きな値に設定される。 The threshold value of the output deviation ΔP under the output deviation condition is a value determined based on the simulation result, the experimental result, and the like. Since the feedback control is performed in order to reduce the output deviation ΔP, the output deviation ΔP is within a predetermined range if there is no problem in the output performance of the fuel cell stack 11. The threshold value of the output deviation ΔP is set to a value larger than this predetermined range.
ここで、積分項条件、及び、出力偏差条件の成立する状況は、出力指令値Pcと出力電力Pgの差である出力偏差ΔPが閾値以上であり、出力偏差ΔPを小さくするためにフィードバック積分項を大きくしているにも関わらず、出力偏差ΔPが小さくならない状況である。言い換えれば、出力電力Pgを出力指令値Pcに追従させようとして、水素ガスの供給量及び空気の供給量を増やしているにも関わらず、出力電力Pgが大きくならない状況といえる。このような状況は、燃料電池スタック11の劣化や、使用環境によって出力性能が永続的、あるいは、一時的に低下している状況である。 Here, in the situation where the integration term condition and the output deviation condition are satisfied, the output deviation ΔP, which is the difference between the output command value Pc and the output power Pg, is equal to or more than the threshold value, and the feedback integration term is used to reduce the output deviation ΔP. However, the output deviation ΔP does not decrease. In other words, it can be said that the output power Pg does not increase even though the supply amount of hydrogen gas and the supply amount of air are increased in an attempt to make the output power Pg follow the output command value Pc. In such a situation, the output performance is permanently or temporarily deteriorated depending on the deterioration of the fuel cell stack 11 and the usage environment.
継続条件における予め定められた時間とは、外乱などで偶発的に積分項条件及び出力偏差条件が成立した場合に、出力指令値Pcが調整後出力指令値Pc2とされることを抑制するために設定された時間である。予め定められた時間は、シミュレーション結果や、実験結果などに基づいて定められている。なお、継続条件は、所定の制御周期で繰り返される積分項条件及び出力偏差条件の成立判定において、連続して両条件が成立しているかを判断しているともいえる。 The predetermined time in the continuation condition is to prevent the output command value Pc from becoming the adjusted output command value Pc2 when the integral term condition and the output deviation condition are accidentally satisfied due to a disturbance or the like. It is a set time. The predetermined time is set based on the simulation result, the experimental result, and the like. It can be said that the continuation condition determines whether both conditions are continuously satisfied in the determination of the establishment of the integral term condition and the output deviation condition repeated in a predetermined control cycle.
次に、本実施形態の燃料電池システム10の作用について説明する。
燃料電池システム10の出力性能が低下すると、空気、及び、水素ガスの供給量に対して、出力電力Pgが不十分となる場合がある。この場合、出力偏差ΔPが大きくなることで、出力指令値Pcのフィードバック積分項は制御周期毎に増加していく。
Next, the operation of the
When the output performance of the
特定条件が成立すると、ECU15は、調整後出力指令値Pc2を出力指令値Pcとする。調整後出力指令値Pc2は、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcよりも目標値の低い値である。調整後出力指令値Pc2を出力指令値Pcとすることで、特定条件が成立した時点よりも燃料電池スタック11への水素ガスの供給量、及び、空気の供給量は減ることになる。
When the specific condition is satisfied, the
出力指令値Pcが低くなることで、出力偏差ΔPも小さくなる。これにより、積分項条件、及び、出力偏差条件のいずれかが成立しなくなった場合、燃料電池スタック11に出力性能に見合った供給量の空気、及び、水素ガスが供給されているといえる。 As the output command value Pc becomes lower, the output deviation ΔP also becomes smaller. As a result, when either the integral term condition or the output deviation condition is not satisfied, it can be said that the fuel cell stack 11 is supplied with the supply amount of air and hydrogen gas corresponding to the output performance.
一方で、調整後出力指令値Pc2を出力指令値Pcとしたにも関わらず、特定条件が成立している場合、出力指令値Pcを更に低くする。例えば、高出力状態S4のときに特定条件が成立し、中出力状態S3の出力指令値Pc1を出力指令値Pcにしたにも関わらず、依然として特定条件が成立している場合、低出力状態S2の出力指令値Pc1を出力指令値Pcとする。 On the other hand, if the specific condition is satisfied even though the adjusted output command value Pc2 is set to the output command value Pc, the output command value Pc is further lowered. For example, when the specific condition is satisfied in the high output state S4 and the specific condition is still satisfied even though the output command value Pc1 in the medium output state S3 is set to the output command value Pc, the low output state S2 The output command value Pc1 of is set as the output command value Pc.
したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)特定条件が成立した場合、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcよりも低い目標値の調整後出力指令値Pc2を出力指令値Pcとしている。燃料電池スタック11の劣化や、使用環境によって出力性能が低下している場合、出力指令値Pcが低くなることで、空気の供給量が抑えられることになる。したがって、燃料電池スタック11に過剰な空気が供給されることが抑制され、燃料電池スタック11の劣化を抑制できる。これにより、燃料電池スタック11の劣化の促進を抑制できる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the specific condition is satisfied, the adjusted output command value Pc2 of the target value lower than the output command value Pc at the time when the specific condition is satisfied is set as the output command value Pc. When the output performance is deteriorated due to deterioration of the fuel cell stack 11 or the usage environment, the output command value Pc is lowered, so that the air supply amount can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the supply of excess air to the fuel cell stack 11 and suppress the deterioration of the fuel cell stack 11. As a result, it is possible to suppress the acceleration of deterioration of the fuel cell stack 11.
(2)特定条件は、出力偏差条件、及び、継続条件に加えて、積分項条件を含む。フィードバック積分項が上限値になる状況は、出力偏差ΔPを小さくするためにフィードバック積分項を大きくしているにも関わらず、出力偏差ΔPが小さくならない状況である。特定条件に積分項条件を含めることで、調整後出力指令値を出力指令値とするか否かの判断をより適切に行うことができる。 (2) The specific condition includes an integral term condition in addition to the output deviation condition and the continuation condition. The situation in which the feedback integral term becomes the upper limit value is a situation in which the output deviation ΔP does not decrease even though the feedback integral term is increased in order to decrease the output deviation ΔP. By including the integral term condition in the specific condition, it is possible to more appropriately determine whether or not the adjusted output command value is used as the output command value.
(3)ECU15は、出力状態を段階的に切り替えている。出力状態毎に出力指令値Pc1が異なっており、ECU15は、出力指令値Pcを段階的に切り替えているともいえる。積分項条件、及び、出力偏差条件が成立した場合、両条件が成立した時点の出力指令値Pc1よりも1段階下の出力指令値Pc1が調整後出力指令値Pc2となる。出力指令値Pc1は、出力状態に対応付けられて予め定まっているため、調整後出力指令値Pc2の演算が容易である。
(3) The
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○特定条件は、出力偏差条件、及び、継続条件のみでもよい。即ち、出力偏差条件、及び、継続条件の両方の条件が成立した場合、調整後出力指令値Pc2が出力指令値Pcとなるようにしてもよい。なお、この場合の継続条件は、出力偏差条件が予め定められた時間以上継続して成立していることである。
The embodiment may be changed as follows.
○ The specific conditions may be only the output deviation condition and the continuation condition. That is, when both the output deviation condition and the continuation condition are satisfied, the adjusted output command value Pc2 may be set to the output command value Pc. The continuation condition in this case is that the output deviation condition is continuously satisfied for a predetermined time or longer.
出力偏差条件、及び、継続条件が成立する状況は、出力偏差ΔPが閾値以上となる状態が予め定められた時間以上継続している状況である。前述したように、フィードバック制御は、出力偏差ΔPを小さくするために行っているため、出力偏差ΔPが閾値以上となる状態が予め定められた時間以上継続している状況は、出力偏差ΔPを小さくしようとしているにも関わらず、出力偏差ΔPが閾値未満にならない状況といえる。言い換えれば、出力電力Pgを出力指令値Pcに追従させようとして、水素ガスの供給量及び空気の供給量を増やしているにも関わらず、出力電力Pgが大きくならない状況といえる。このような状況は、燃料電池スタック11の劣化や、使用環境によって出力性能が永続的、あるいは、一時的に低下している状況である。 The situation in which the output deviation condition and the continuation condition are satisfied is a situation in which the state in which the output deviation ΔP is equal to or greater than the threshold value is continued for a predetermined time or longer. As described above, since the feedback control is performed to reduce the output deviation ΔP, the output deviation ΔP is reduced when the state in which the output deviation ΔP is equal to or higher than the threshold value continues for a predetermined time or longer. It can be said that the output deviation ΔP does not fall below the threshold value despite the attempt. In other words, it can be said that the output power Pg does not increase even though the supply amount of hydrogen gas and the supply amount of air are increased in an attempt to make the output power Pg follow the output command value Pc. In such a situation, the output performance is permanently or temporarily deteriorated depending on the deterioration of the fuel cell stack 11 and the usage environment.
なお、この場合の継続条件における「予め定められた時間」とは、出力偏差ΔPが閾値以上に維持されている時間から、燃料電池スタック11の出力性能が低下しているか否かを判断できる時間に設定される。詳細には、燃料電池スタック11の出力性能が低下していない状態で、出力偏差ΔPを閾値以上の状態から閾値未満の状態に遷移させるのに要する時間を想定した上で、この時間よりも長い時間に設定される。燃料電池スタック11の出力性能が低下し、出力偏差ΔPを閾値未満にできない場合、特定条件が成立する。これにより、燃料電池スタック11に過剰な空気が供給されることが抑制され、燃料電池スタック11の劣化を抑制できる。 The "predetermined time" in the continuation condition in this case is the time during which it can be determined whether or not the output performance of the fuel cell stack 11 has deteriorated from the time during which the output deviation ΔP is maintained above the threshold value. Is set to. Specifically, it is longer than this time, assuming the time required to transition the output deviation ΔP from the state above the threshold value to the state below the threshold value in a state where the output performance of the fuel cell stack 11 is not deteriorated. Set to time. When the output performance of the fuel cell stack 11 deteriorates and the output deviation ΔP cannot be made less than the threshold value, a specific condition is satisfied. As a result, it is possible to suppress the supply of excess air to the fuel cell stack 11 and suppress the deterioration of the fuel cell stack 11.
○調整後出力指令値Pc2は、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcよりも目標値の低い値であればよく、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcから所定値を減算した値としてもよい。所定値は、固定値でもよいし、変動値でもよい。所定値を固定値とする場合、実験結果やシミュレーション結果に基づいて値が設定される。所定値を変動値とする場合、出力指令値Pcや、出力偏差ΔPに応じて所定値の値が変動するようにしてもよい。例えば、出力指令値Pcが大きいほど、所定値が大きくなるようにしてもよいし、出力偏差ΔPが大きいほど所定値が大きくなるようにしてもよい。なお、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcから所定値を減算した値が0以下になる場合、ECU15は、所定値の減算を行うことなく、出力指令値Pcを維持してもよい。
○ The adjusted output command value Pc2 may be a value lower than the target value Pc when the specific condition is satisfied, and a predetermined value is subtracted from the output command value Pc when the specific condition is satisfied. It may be a value that has been set. The predetermined value may be a fixed value or a variable value. When a predetermined value is set as a fixed value, the value is set based on the experimental result or the simulation result. When the predetermined value is a variable value, the value of the predetermined value may be changed according to the output command value Pc and the output deviation ΔP. For example, the larger the output command value Pc, the larger the predetermined value, or the larger the output deviation ΔP, the larger the predetermined value. When the value obtained by subtracting the predetermined value from the output command value Pc at the time when the specific condition is satisfied becomes 0 or less, the
また、調整後出力指令値Pc2は、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcの50%~95%の値など、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcの100%未満の値としてもよい。 Further, the adjusted output command value Pc2 is a value less than 100% of the output command value Pc at the time when the specific condition is satisfied, such as a value of 50% to 95% of the output command value Pc at the time when the specific condition is satisfied. May be.
○発電量決定処理で演算される出力指令値Pc1は、蓄電装置17の充電率に応じて、線形に切り替わるようにしてもよい。この場合の調整後出力指令値Pc2としては、上記したように、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcから所定値を減算したり、特定条件が成立した時点での出力指令値Pcの割合から演算されるようにする。
○ The output command value Pc1 calculated in the power generation amount determination process may be linearly switched according to the charge rate of the
○出力指令値Pcは、蓄電装置17の充電率以外の要素から演算されるようにしてもよい。例えば、負荷30の要求電力Pwから出力指令値Pcが演算されるようにしてもよい。なお、実施形態のように、車両に搭載される燃料電池システム10であれば、例えば、アクセルペダルの操作量から負荷30の要求電力Pwを演算することができる。
○ The output command value Pc may be calculated from factors other than the charge rate of the
○出力状態(出力指令値Pc1)は、3段階以上の状態としてもよいし、5段階以上の状態としてもよい。
○継続条件は、出力偏差条件が予め定められた時間以上継続して成立していることであってもよい。積分項条件が継続して成立している時間については、特定条件に含まれていなくてもよい。
○ The output state (output command value Pc1) may be in three or more stages or in five or more stages.
○ The continuation condition may be that the output deviation condition is continuously satisfied for a predetermined time or longer. The time during which the integral term condition is continuously satisfied does not have to be included in the specific condition.
○特定条件は、積分項条件、及び、出力偏差条件のみでもよい。即ち、積分項条件、及び、出力偏差条件の両方の条件が成立した場合、調整後出力指令値Pc2が出力指令値Pcとなるようにしてもよい。 ○ The specific conditions may be only the integral term condition and the output deviation condition. That is, when both the integration term condition and the output deviation condition are satisfied, the adjusted output command value Pc2 may be set to the output command value Pc.
この場合、外乱などの要因で、偶発的に積分項条件、及び、出力偏差条件が成立した場合であっても、調整後出力指令値Pc2が出力指令値Pcとなり、燃料電池スタック11の出力電力Pgは低下することになる。しかしながら、偶発的に積分項条件、及び、出力偏差条件が成立した場合、積分項条件、及び、出力偏差条件が成立する期間は一時的であり、燃料電池スタック11の出力電力Pgが低下しても、実用上の支障は来さないと考えられる。 In this case, even if the integral term condition and the output deviation condition are accidentally satisfied due to factors such as disturbance, the adjusted output command value Pc2 becomes the output command value Pc, and the output power of the fuel cell stack 11 Pg will decrease. However, when the integration term condition and the output deviation condition are accidentally satisfied, the period during which the integration term condition and the output deviation condition are satisfied is temporary, and the output power Pg of the fuel cell stack 11 decreases. However, it is considered that there will be no practical hindrance.
また、出力指令値Pcが低くなれば、空気の供給量は少なくなる。このため、仮に、外乱などによって、出力指令値Pcを誤って低下させた場合であっても、空気の過剰供給によって燃料電池スタック11の劣化が促進されることはない。 Further, the lower the output command value Pc, the smaller the amount of air supplied. Therefore, even if the output command value Pc is erroneously lowered due to disturbance or the like, the deterioration of the fuel cell stack 11 is not promoted due to the excessive supply of air.
○ECU15が行うフィードバック制御は、少なくとも積分動作(I動作)を含んでいればよく、PID制御であってもよい。
○ECU15は、フィードバック制御のみで電流指令値を演算するようにしてもよい。即ち、フィードフォワード制御を行わなくてもよい。
○ The feedback control performed by the
○ The
○出力指令値Pcの演算を行うECUや、出力指令値Pcに応じて燃料電池スタック11の出力電力Pgを制御するECUを別々で設けてもよい。この場合、複数のECUが制御部として機能することになる。 ○ An ECU that calculates the output command value Pc and an ECU that controls the output power Pg of the fuel cell stack 11 according to the output command value Pc may be separately provided. In this case, a plurality of ECUs will function as control units.
○燃料電池スタック11は、携帯機器に搭載されるものや、定置電源として用いられるものであってもよい。 ○ The fuel cell stack 11 may be mounted on a mobile device or used as a stationary power source.
10…燃料電池システム、11…燃料電池スタック、13…電磁弁(第1調整部)、14…コンプレッサ(第2調整部)、15…ECU(制御部)、17…蓄電装置、21…電圧センサ(検出部)、22…電流センサ(検出部)、23…電圧推定部(充電率検出部)。 10 ... Fuel cell system, 11 ... Fuel cell stack, 13 ... Electromagnetic valve (1st adjustment unit), 14 ... Compressor (2nd adjustment unit), 15 ... ECU (control unit), 17 ... Power storage device, 21 ... Voltage sensor (Detection unit), 22 ... Current sensor (detection unit), 23 ... Voltage estimation unit (charge rate detection unit).
Claims (4)
前記燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量を調整する第1調整部と、
前記燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量を調整する第2調整部と、
前記燃料電池スタックの出力電力を検出する検出部と、
前記第1調整部及び前記第2調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの出力電力の目標値となる出力指令値を求め、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池スタックの出力電力が前記出力指令値に追従するように前記酸化剤ガスの供給量を調整するようにフィードバック制御を行い、
前記燃料電池スタックの出力偏差が閾値以上となる出力偏差条件と、
前記出力偏差条件が予め定められた時間以上継続して成立する継続条件と、を含む特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値よりも前記目標値の低い調整後出力指令値を前記出力指令値とし、
前記特定条件が成立した時点よりも前記酸化剤ガスの供給量が抑制されるように、前記燃料電池スタックの出力電力が前記調整後出力指令値に追従するようにフィードバック制御を行う燃料電池システム。 With the fuel cell stack,
A first adjusting unit that adjusts the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack, and
A second adjusting unit that adjusts the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack, and
A detector that detects the output power of the fuel cell stack,
A control unit that controls the first adjustment unit and the second adjustment unit is provided.
The control unit
An output command value that is a target value of the output power of the fuel cell stack is obtained, and based on the detection result of the detection unit, the oxidant gas is used so that the output power of the fuel cell stack follows the output command value. Feedback control is performed to adjust the supply amount ,
The output deviation condition in which the output deviation of the fuel cell stack is equal to or greater than the threshold value, and
When a specific condition including a continuation condition in which the output deviation condition is continuously satisfied for a predetermined time or longer is satisfied, an adjustment having a target value lower than the output command value at the time when the specific condition is satisfied is satisfied. The post-output command value is set as the output command value.
A fuel cell system that performs feedback control so that the output power of the fuel cell stack follows the adjusted output command value so that the supply amount of the oxidant gas is suppressed from the time when the specific condition is satisfied .
前記蓄電装置の充電率を検出する充電率検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記充電率検出部によって検出される前記蓄電装置の充電率に応じて、前記出力指令値を段階的に切り替え、
前記特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値の1段階下の前記出力指令値を前記調整後出力指令値とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。 A power storage device connected in parallel to the load to which the fuel cell stack is connected, and
A charge rate detection unit for detecting the charge rate of the power storage device is provided.
The control unit
The output command value is switched stepwise according to the charge rate of the power storage device detected by the charge rate detector.
The fuel according to claim 1 or 2, wherein when the specific condition is satisfied, the output command value one step below the output command value at the time when the specific condition is satisfied is set as the adjusted output command value. Battery system.
前記燃料電池スタックへの燃料ガスの供給量を調整する第1調整部と、
前記燃料電池スタックへの酸化剤ガスの供給量を調整する第2調整部と、
前記燃料電池スタックの出力電力を検出する検出部と、
前記第1調整部及び前記第2調整部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックの出力電力の目標値となる出力指令値を求め、前記検出部の検出結果に基づいて、前記燃料電池スタックの出力電力が前記出力指令値に追従するように前記酸化剤ガスの供給量を調整するようにフィードバック制御を行い、
前記出力指令値のフィードバック積分項が上限値となる積分項条件と、
前記燃料電池スタックの出力偏差が閾値以上となる出力偏差条件と、を含む特定条件が成立した場合、前記特定条件が成立した時点での前記出力指令値よりも前記目標値の低い調整後出力指令値を前記出力指令値とし、
前記特定条件が成立した時点よりも前記酸化剤ガスの供給量が抑制されるように、前記燃料電池スタックの出力電力が前記調整後出力指令値に追従するようにフィードバック制御を行う燃料電池システム。 With the fuel cell stack,
A first adjusting unit that adjusts the amount of fuel gas supplied to the fuel cell stack, and
A second adjusting unit that adjusts the amount of oxidant gas supplied to the fuel cell stack, and
A detector that detects the output power of the fuel cell stack,
A control unit that controls the first adjustment unit and the second adjustment unit is provided.
The control unit
An output command value that is a target value of the output power of the fuel cell stack is obtained, and based on the detection result of the detection unit, the oxidant gas is used so that the output power of the fuel cell stack follows the output command value. Feedback control is performed to adjust the supply amount ,
An integral term condition in which the feedback integral term of the output command value is an upper limit value, and
When a specific condition including an output deviation condition in which the output deviation of the fuel cell stack is equal to or greater than a threshold value is satisfied, an adjusted output command having a target value lower than the output command value at the time when the specific condition is satisfied is satisfied. The value is set as the output command value.
A fuel cell system that performs feedback control so that the output power of the fuel cell stack follows the adjusted output command value so that the supply amount of the oxidant gas is suppressed from the time when the specific condition is satisfied .
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