WO2013129552A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2013129552A1
WO2013129552A1 PCT/JP2013/055347 JP2013055347W WO2013129552A1 WO 2013129552 A1 WO2013129552 A1 WO 2013129552A1 JP 2013055347 W JP2013055347 W JP 2013055347W WO 2013129552 A1 WO2013129552 A1 WO 2013129552A1
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flow rate
supply flow
stack
target
compressor
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PCT/JP2013/055347
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French (fr)
Inventor
祥朋 浅井
武田　大
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system.
  • JP2009-123550A as a conventional fuel cell system, a portion of the cathode gas discharged from the cathode compressor that is unnecessary for power generation in the fuel cell stack is discharged to the cathode gas discharge passage through the bypass passage.
  • the above-described conventional fuel cell system controls the opening degree of the bypass valve provided in the bypass passage based on the actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate so that the actual stack supply flow rate becomes the target stack supply flow rate.
  • the actual stack supply flow rate cannot be made to match the target stack supply flow rate, especially when the opening resolution of the bypass valve is rough.
  • the opening and closing of the valve may be repeated.
  • the bypass valve is a stepping motor, there is a concern that abnormal noise is generated. Therefore, in order to prevent such opening and closing of the bypass valve, it is possible to fix the bypass valve when the actual stack supply flow rate is close to the target stack supply flow rate.
  • bypass valve when the bypass valve is fixed when the actual stack supply flow rate is close to the target stack supply flow rate (when it falls within the bypass valve fixing range), for example, the target stack supply flow rate may increase and the bypass valve may be closed. Even if it becomes possible, the actual stack supply flow rate is controlled in the vicinity of the target stack supply flow rate, the bypass valve remains fixed, and excess cathode gas may be supplied by the cathode compressor. If it does so, there exists a concern that the power consumption of a cathode compressor increases and a fuel consumption deteriorates.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of suppressing the above-mentioned disadvantages.
  • a certain aspect of the present invention is applied to a fuel cell system using a cathode gas bypass system using a compressor, and controls a compressor and a bypass valve as follows.
  • the compressor control performs a stack for changing the actual stack supply flow rate to the target stack supply flow rate based on the detected actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate calculated based on the demand of the fuel cell stack. Calculate the required compressor supply flow rate. Then, the larger one of the stack required compressor supply flow rate and the lower limit flow rate determined according to the operation state of the fuel cell system is set as the target compressor supply flow rate, and the compressor is controlled so as to become the set target compressor supply flow rate. .
  • the actual stack supply flow rate becomes the target stack supply flow rate based on the detected actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate calculated based on the demand of the fuel cell stack.
  • the bypass valve is controlled.
  • the actual stack supply flow rate falls within a predetermined bypass valve fixing range based on the target stack supply flow rate, and The bypass valve is fixed when the actual stack supply flow rate becomes smaller than the target stack supply flow rate. Then, after the bypass valve is fixed in this way, the fixation of the bypass valve is released when the target compressor supply flow rate becomes larger than the lower limit flow rate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the dilution request compressor supply flow rate and the ultimate power generation request stack supply flow rate according to the load of the fuel cell stack.
  • FIG. 3 shows a control block of the cathode system according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining control contents performed by the controller at the bypass valve fixing release signal output unit.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the control contents performed by the controller at the bypass valve fixing signal output unit.
  • FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of controlling the cathode system according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows a control block of a cathode system according to a comparative example.
  • FIG. 8 is a time chart showing the operation of controlling the cathode system according to the comparative example.
  • FIG. 9 is a time chart showing the operation when the operation of the bypass valve is prohibited when the actual stack supply flow rate falls below the target stack supply flow rate when the bypass valve is opened in the control of the cathode system according to the comparative example. It is.
  • an electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode (fuel electrode) and a cathode electrode (oxidant electrode), an anode gas containing hydrogen in the anode electrode (fuel gas), and a cathode gas containing oxygen in the cathode electrode (oxidant) Electricity is generated by supplying gas.
  • the electrode reaction that proceeds in both the anode electrode and the cathode electrode is as follows.
  • Anode electrode 2H 2 ⁇ 4H + + 4e ⁇ (1)
  • Cathode electrode 4H + + 4e ⁇ + O 2 ⁇ 2H 2 O (2)
  • the fuel cell generates an electromotive force of about 1 volt by the electrode reactions (1) and (2).
  • a fuel cell When a fuel cell is used as a power source for automobiles, it requires a large amount of power, so it is used as a fuel cell stack in which several hundred fuel cells are stacked. Then, a fuel cell system that supplies anode gas and cathode gas to the fuel cell stack is configured, and electric power for driving the vehicle is taken out.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system 100 includes a fuel cell stack 1, a cathode gas supply / discharge device 2, an anode gas supply / discharge device 3, and a controller 4.
  • the fuel cell stack 1 is formed by stacking several hundred fuel cells, and receives the supply of anode gas and cathode gas to generate electric power necessary for driving the vehicle.
  • the cathode gas supply / discharge device 2 supplies the cathode gas to the fuel cell stack 1 and discharges the cathode off-gas discharged from the fuel cell stack 1 to the outside air.
  • the cathode gas supply / discharge device 2 includes a cathode gas supply passage 20, a filter 21, a cathode compressor 22, a cathode gas discharge passage 23, a cathode pressure regulating valve 24, a bypass passage 25, a bypass valve 26, and a first flow rate.
  • the sensor 41, the 2nd flow sensor 42, the pressure sensor 43, and the temperature sensor 44 are provided.
  • the cathode gas supply passage 20 is a passage through which the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 flows.
  • the cathode gas supply passage 20 has one end connected to the filter 21 and the other end connected to the cathode gas inlet hole of the fuel cell stack 1.
  • the filter 21 removes foreign matters in the cathode gas taken into the cathode gas supply passage 20.
  • the cathode compressor 22 is provided in the cathode gas supply passage 20.
  • the cathode compressor 22 takes air (outside air) as cathode gas into the cathode gas supply passage 20 via the filter 21 and supplies the air to the fuel cell stack 1.
  • the cathode gas discharge passage 23 is a passage through which the cathode off gas discharged from the fuel cell stack 1 flows. One end of the cathode gas discharge passage 23 is connected to the cathode gas outlet hole of the fuel cell stack 1, and the other end is an open end.
  • the cathode pressure regulating valve 24 is provided in the cathode gas discharge passage 23.
  • the cathode pressure regulating valve 24 is controlled to be opened and closed by the controller 4 to adjust the pressure of the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 to a desired pressure.
  • the bypass passage 25 is a passage provided so that a part of the cathode gas discharged from the cathode compressor 22 can be directly discharged to the cathode gas discharge passage 23 without passing through the fuel cell stack 1 as necessary. It is.
  • the bypass passage 25 has one end connected to the cathode gas supply passage 21 downstream from the cathode compressor 23 and the other end connected to the cathode gas discharge passage 24 downstream from the cathode pressure regulating valve 24.
  • the bypass valve 26 is an on-off valve whose opening degree changes step by step for each unit opening degree, and is provided in the bypass passage 25.
  • the bypass valve 26 is controlled to be opened and closed by the controller 4 to adjust the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass passage 25 (hereinafter referred to as “bypass flow rate”).
  • the first flow sensor 41 is provided in the cathode gas supply passage 20 upstream of the cathode compressor 23.
  • the first flow rate sensor 41 detects the flow rate of the cathode gas supplied (sucked) to the compressor 23 (hereinafter referred to as “compressor supply flow rate”).
  • the second flow rate sensor 42 is provided in the cathode gas supply passage 20 downstream of the connection portion with the bypass passage 26, that is, in the cathode supply passage 20 near the cathode gas inlet hole of the fuel cell stack 1.
  • the second flow rate sensor 42 detects the flow rate of the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 (hereinafter referred to as “stack supply flow rate”).
  • the pressure sensor 43 is provided in the cathode gas supply passage 20 downstream of the connection portion with the bypass passage 26, that is, in the cathode supply passage 20 near the cathode gas inlet hole of the fuel cell stack 1.
  • the pressure sensor 43 detects the inlet pressure of the fuel cell stack 1 (hereinafter referred to as “stack inlet pressure”).
  • the temperature sensor 44 is provided in the cathode gas supply passage 20 in the vicinity of the discharge side of the cathode compressor 22.
  • the temperature sensor 44 detects the temperature of the cathode gas discharged from the cathode compressor 22 (hereinafter referred to as “intake air temperature”).
  • the anode gas supply / discharge device 3 supplies anode gas to the fuel cell stack 1 and discharges anode off-gas discharged from the fuel cell stack 1 to the cathode gas discharge passage 23.
  • the anode gas supply / discharge device 3 includes a high-pressure tank 31, an anode gas supply passage 32, an anode pressure regulating valve 33, an anode gas discharge passage 34, and a purge valve 35.
  • the high pressure tank 31 stores the anode gas supplied to the fuel cell stack 1 in a high pressure state.
  • 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 1.
  • the anode gas supply passage 32 has one end connected to the high pressure tank 31 and the other end connected to the anode gas inlet hole of the fuel cell stack 1.
  • the anode pressure regulating valve 33 is provided in the anode gas supply passage 32.
  • the anode pressure regulating valve 33 is controlled to be opened and closed by the controller 4 and adjusts the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell stack 1 to a desired pressure.
  • the anode gas discharge passage 34 is a passage through which the anode off gas discharged from the fuel cell stack 1 flows.
  • the anode gas discharge passage 34 has one end connected to the anode gas outlet hole of the fuel cell stack 1 and the other end connected to the cathode gas discharge passage 23.
  • the anode off-gas discharged to the cathode gas discharge passage 23 through the anode gas discharge passage 34 is mixed with the cathode off-gas and the cathode gas flowing through the bypass passage 26 in the cathode gas discharge passage 23 to be external to the fuel cell system 100.
  • the anode off gas contains surplus anode gas (hydrogen) that has not been used in the electrode reaction, it is mixed with the cathode off gas and the cathode gas and discharged outside the fuel cell system 100 in this way.
  • the hydrogen concentration in the exhaust gas is set to a predetermined concentration or less.
  • the purge valve 35 is provided in the anode gas discharge passage 34.
  • the purge valve 35 is controlled to be opened and closed by the controller 4 and controls the flow rate of the anode off gas discharged from the anode gas discharge passage 34 to the cathode gas discharge passage 23.
  • the controller 4 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).
  • the controller 4 includes an accelerator pedal depression amount (hereinafter referred to as "accelerator operation amount") 45, and a large amount. Signals from various sensors such as an atmospheric pressure sensor 46 that detects atmospheric pressure are input.
  • the controller 4 requests the hydrogen concentration in the exhaust gas discharged to the outside of the fuel cell system 100 to be a predetermined concentration or less (hereinafter referred to as “dilution request”), a drive motor, and the like.
  • the two requests namely, a request (hereinafter referred to as “power generation request”) for generating electric power (hereinafter referred to as “required generation power”) required by each electrical component of the fuel cell system 100 in the fuel cell stack 1 simultaneously.
  • the cathode compressor 22 and the bypass valve 26 are feedback-controlled so as to satisfy.
  • FIG. 2 shows a compressor supply flow rate (hereinafter referred to as “dilution request compressor supply flow rate”) necessary for setting the hydrogen concentration of the exhaust gas discharged outside the fuel cell system 100 to a predetermined concentration or less, and the required generated power.
  • the ultimate power generation request stack supply flow rate is larger than the dilution request compressor supply.
  • the target value of the compressor supply flow rate (hereinafter referred to as “stack request compressor supply flow rate”) for making the stack supply flow rate the ultimate power generation request stack supply flow rate is simply set as the target compressor supply flow rate as the cathode compressor. If feedback control is performed on the fuel cell stack 1, the flow rate of the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 becomes the ultimate power generation request stack supply flow rate, so that the fuel cell stack 1 can generate the required generated power. Then, the anode off gas flowing from the anode gas discharge passage 34 to the cathode gas discharge passage 23 can be diluted with the cathode off gas discharged from the fuel cell stack 1, so that the hydrogen concentration of the exhaust gas can be reduced to a predetermined concentration or less. .
  • the dilution request compressor supply flow rate is larger than the ultimate power generation request stack supply flow rate.
  • the cathode compressor 22 is feedback-controlled using the target compressor supply flow rate as the dilution request compressor supply flow rate, and the fuel cell stack 1 generates the required generated power. If a cathode gas flow rate higher than that required for the operation is supplied by the cathode compressor 22, excess cathode gas unnecessary for power generation is supplied to the fuel cell stack 1. Therefore, there is a possibility that the electrolyte membrane of each fuel cell constituting the fuel cell stack 1 is dried and the power generation efficiency of the fuel cell stack 1 is lowered.
  • the bypass compressor 26 is opened and feedback control is performed with the target compressor supply flow rate as the dilution request compressor supply flow rate, and power generation is performed. Unnecessary excess cathode gas needs to flow through the bypass passage 25. That is, the bypass flow rate is a target bypass flow rate obtained by subtracting the power generation request stack supply flow rate (the target value of the stack supply flow rate when the stack supply flow rate is controlled toward the ultimate power generation request stack supply flow rate) from the dilution request compressor supply flow rate. Thus, it is necessary to open the bypass valve 26.
  • the opening degree of the bypass valve 26 can only be increased stepwise for each unit opening degree. Therefore, the bypass flow rate may not be matched with the target bypass flow rate. Then, in order to make the bypass flow rate coincide with the target bypass flow rate, the bypass valve 26 is repeatedly opened and closed, and the bypass flow rate may rise and fall across the target bypass flow rate. As a result, it has been found that the compressor supply flow rate fluctuates up and down, causing rotational fluctuations in the cathode compressor, which may cause abnormal noise from the cathode compressor.
  • FIG. 7 shows a cathode system control block according to a comparative example.
  • the control block of the cathode system according to the comparative example includes a power generation required stack supply flow rate calculation unit 101, a target stack supply flow rate setting unit 102, a stack required compressor supply flow rate calculation unit 103, a target compressor supply flow rate setting unit 104, and a cathode compressor.
  • a control unit 105 and a bypass valve control unit 106 are provided.
  • the actual generation power of the fuel cell stack 1 and the required generation power set according to the load of the fuel cell stack 1 are input to the power generation request stack supply flow rate calculation unit 101.
  • the power generation request stack supply flow rate calculation unit 101 sets the stack supply flow rate necessary for making the actual power generation power as the required generation power as the ultimate power generation request stack supply flow rate, and stacks toward the set final power generation request stack supply flow rate.
  • a target value for changing the supply flow rate is calculated as the power generation request stack supply flow rate.
  • the power generation request stack supply flow rate and the wet request stack supply flow rate are input to the target stack supply flow rate setting unit 102.
  • the wet requested stack supply flow rate is a stack supply flow rate necessary for controlling the wetness (water content) of the electrolyte membrane to an optimum wetness (required wetness) according to the load of the fuel cell stack 1.
  • the target stack supply flow rate setting unit 102 sets the larger of the power generation request stack flow rate and the wet request stack supply flow rate as the target stack supply flow rate.
  • the target stack supply flow rate setting unit 102 sets the optimum stack supply flow rate according to the load of the fuel cell stack 1 as the target stack supply flow rate.
  • the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103 receives the stack supply flow rate detected by the second flow rate sensor 42 (hereinafter referred to as “actual stack supply flow rate”) and the target stack supply flow rate. Based on the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate, the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103 obtains the target value of the compressor supply flow rate for changing the actual stack supply flow rate toward the target stack supply flow rate. Calculated as compressor supply flow rate. Specifically, PI control is performed according to a component that is proportional to a deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate, and a component obtained by time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate, Calculate the compressor supply flow rate.
  • the stack request compressor supply flow rate calculation unit 103 when the stack request compressor supply flow rate as the operation amount saturates to the lower limit value, prevents vibration (so-called wind-up phenomenon) due to excessive integration calculation, so as to prevent the stack request compressor supply flow rate.
  • PI control is performed to perform only the integral calculation in which the supply flow rate becomes larger than the lower limit value and to stop the integral calculation in which the stack required compressor supply flow rate becomes smaller than the lower limit value.
  • the target compressor supply flow rate setting unit 104 receives a dilution request compressor supply flow rate determined according to the load of the fuel cell stack 1 and a stack request compressor supply flow rate.
  • the target compressor supply flow rate setting unit 104 sets the larger one of the dilution request compressor supply flow rate and the stack request compressor supply flow rate as the target compressor supply flow rate.
  • the target compressor supply flow rate setting unit 104 the larger one of the dilution request compressor supply flow rate and the stack request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate. Therefore, when the dilution request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate, the stack request compressor supply flow rate calculation unit 103 determines that the stack request compressor supply flow rate as the operation amount is the lower limit (here, the dilution request compressor supply flow rate). This is equivalent to a state saturated with the supply flow rate).
  • the stack request compressor supply flow rate calculation unit 103 determines that the stack request compressor supply flow rate is greater than the dilution request compressor supply flow rate. The integration operation that becomes smaller is stopped.
  • the stack request compressor supply flow rate calculation unit 103 has the actual stack supply flow rate smaller than the target stack supply flow rate. Only when the stack demand compressor flow rate needs to be increased, the time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate is performed. When the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate (when it is necessary to reduce the stack required compressor flow rate), the time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate is stopped.
  • the compressor supply flow detected by the first flow sensor 41 (hereinafter referred to as “actual compressor supply flow”) and the target compressor supply flow are input to the cathode compressor control unit 105.
  • the cathode compressor control unit 105 outputs a control signal to the cathode compressor 22 based on the deviation between the target compressor supply flow rate and the actual compressor supply flow rate so that the actual compressor supply flow rate becomes the target compressor supply flow rate.
  • PI control is performed according to the component proportional to the deviation between the target compressor supply flow rate and the actual compressor supply flow rate, and the component obtained by time integration of the deviation between the target compressor supply flow rate and the actual compressor supply flow rate.
  • a control signal for the cathode compressor 22 is output.
  • the actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate are input to the bypass valve control unit 106.
  • the bypass valve control unit 106 outputs a drive signal for the bypass valve 26 based on the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate. Specifically, bypass control is performed by performing PI control according to the component proportional to the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate, and the component obtained by time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate. The amount is calculated, and when the bypass valve operation amount exceeds a predetermined amount, a drive signal for the bypass valve 26 is output.
  • the opening degree of the bypass valve 26 can only be increased stepwise for each unit opening degree. Therefore, in the control of the cathode system according to the comparative example, when the dilution request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate, the bypass flow rate cannot be matched with the target bypass flow rate, and the actual stack supply flow rate is set to the target stack supply. It may not be possible to match the flow rate.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a problem that occurs when the bypass flow rate cannot be matched with the target bypass flow rate, and is a time chart showing the cathode system control operation according to the comparative example.
  • the target stack supply flow rate (power generation request stack supply flow rate) increases toward the ultimate power generation request stack supply flow rate. It decreases (FIG. 8A).
  • the stack required compressor supply flow rate calculated by the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103 also decreases (FIG. 8B).
  • the description is made on the assumption that the power generation request stack supply flow rate is larger than the wet request stack supply flow rate.
  • the stack request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate (FIG. 8B).
  • the cathode compressor with good responsiveness is controlled so that the actual compressor supply flow rate becomes the stack required compressor supply flow rate, so that the actual stack supply flow rate decreases so as to substantially follow the target stack supply flow rate (FIG. 8). (A)).
  • the cathode compressor is set such that the dilution request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate and the actual compressor supply flow rate becomes the dilution request compressor supply flow rate. Is controlled (FIG. 8B).
  • the actual stack supply flow rate becomes constant without decreasing following the target stack supply flow rate (FIG. 8A). Since the target stack supply flow rate has decreased after time t2, the actual stack supply flow rate gradually increases from the target stack supply flow rate, and the deviation between the target stack supply flow rate and the actual stack supply flow rate gradually increases. (FIG. 8B).
  • bypass valve operation amount calculated by the PI control of the bypass valve control unit 106 gradually increases.
  • open side bypass valve operation amount the bypass valve operation amount calculated when the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate.
  • closed bypass valve operation amount the bypass valve operation amount calculated when the actual stack supply flow rate is smaller than the target stack supply flow rate.
  • the actual stack supply flow rate gradually becomes larger than the target stack supply flow rate again (FIG. 8 (A)), and the bypass valve 26 at time t4. Is further opened by the unit opening degree (FIG. 8C).
  • the actual stack supply flow rate decreases again to the target stack supply flow rate (FIG. 8A), and the bypass flow rate increases to the target bypass flow rate (FIG. 8D).
  • the calculation of the time integration of the deviation is performed, so that the opening side bypass valve operation amount calculated by the PI control of the bypass valve control unit 106 becomes large after time t5. To go.
  • a drive signal for the bypass valve 26 is output and the bypass valve 26 is further opened by a unit opening degree (FIG. 8C).
  • the stack supply flow rate cannot be controlled to the target stack supply flow rate, and the actual stack supply flow rate becomes smaller than the target stack supply flow rate (FIG. 8A). That is, the bypass flow rate cannot be controlled to the target bypass flow rate, and the bypass flow rate becomes larger than the target bypass flow rate (FIG. 8D).
  • the closing side bypass valve operation amount is gradually increased.
  • the stack demand compressor supply flow rate calculation unit 103 calculates the time integral of the deviation. Is stopped, and the stack demand compressor supply flow rate becomes constant (FIG. 8B).
  • the bypass valve 26 is opened by the unit opening at time t8 and the actual stack supply becomes smaller than the target stack supply flow rate, the deviation time integral calculation is performed again to increase the stack required compressor supply flow rate. (FIG. 8B).
  • the cathode compressor is controlled so that the actual compressor supply flow rate becomes the dilution request stack request compressor.
  • the compressor supply flow rate is constant (FIG. 8B).
  • the calculation of deviation time integration in the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103 is stopped. . Therefore, the stack required compressor supply flow rate is also constant as the dilution required compressor supply flow rate (FIG. 8B).
  • the actual compressor supply flow rate fluctuates up and down as from time t9 onward, and the rotation fluctuation of the cathode compressor 22 occurs, resulting in a difference from the cathode compressor 22. Sound is produced.
  • a method for preventing the opening and closing of the bypass valve 26 from being repeated for example, when the deviation between the actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate is a predetermined amount or less, that is, when the bypass valve 26 is opened, the actual stack supply flow rate is When the flow rate is lower than the target stack supply flow rate, a method of fixing the bypass valve 26 by prohibiting the drive of the bypass valve 26 can be considered.
  • FIG. 9 shows the operation when the drive of the bypass valve 26 is prohibited when the actual stack supply flow rate falls below the target stack supply flow rate when the bypass valve 26 is opened in the control of the cathode system according to the comparative example. It is a time chart.
  • the deviation between the actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate is a predetermined amount or less, that is, when the bypass valve 26 is opened, the actual stack supply flow rate falls below the target stack supply flow rate. State. Therefore, when the drive of the bypass valve 26 is prohibited after the time t4, after the time t5, the dilution request compressor supply flow rate is set as the target stack supply flow rate, and the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate. In this state, the deviation between the target stack supply flow rate and the actual stack supply flow rate becomes constant.
  • the bypass valve 26 is fixed in a state where the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate, the actual stack supply flow rate cannot be matched with the target stack supply flow rate, and the actual stack supply flow rate is reduced.
  • the state remains larger than the target stack supply flow rate, and the electrolyte membrane of each fuel cell becomes overdried, resulting in a decrease in power generation efficiency.
  • the timing for fixing the bypass valve 26 is set more finely so that the actual stack supply flow rate can be matched with the target stack supply flow rate while preventing the opening and closing of the bypass valve 26 from being repeated. I did it. Then, the timing for releasing the fixation of the bypass valve 26 is set appropriately.
  • the control of the cathode system according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 3 shows a control block of the cathode system according to this embodiment.
  • the same reference numerals are used for the same functions as those of the cathode control block according to the comparative example, and repeated description is appropriately omitted.
  • the cathode control block according to the present embodiment further includes a bypass valve fixing release signal output unit 107 and a bypass valve fixing signal output unit 108.
  • the target stack supply flow rate and the dilution request compressor supply flow rate are input to the bypass valve fixation release signal output unit 107.
  • the bypass valve fixation release signal output unit 107 outputs a bypass valve fixation release signal for releasing the fixation of the bypass valve 26 based on these input signals.
  • the detailed control contents of the bypass valve fixing release signal output unit 107 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • bypass valve fixing signal output unit 108 The actual stack supply flow rate, the target stack supply flow rate, and the bypass valve fixation release signal are input to the bypass valve fixing signal output unit 108. Based on these input signals, the bypass valve fixing signal output unit 108 forbids driving of the bypass valve 26 and forces the bypass valve 26 to bypass the bypass valve fixing signal for fixing the bypass valve 26 at the current position. And a bypass valve closing operation signal for fully closing.
  • the detailed control content of the bypass valve fixing signal output unit 108 will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the control contents performed by the bypass valve fixing release signal output unit 107.
  • step S1 the controller 4 determines whether or not the target stack supply flow rate is equal to or higher than the dilution request compressor supply flow rate. If the target stack supply flow rate is equal to or higher than the dilution request compressor supply flow rate, the controller 4 performs the process of step S2. On the other hand, if the target stack supply flow rate is less than the dilution request compressor supply flow rate, the process of step S3 is performed.
  • step S2 the controller 4 turns on the bypass valve fixing release signal.
  • step S3 the controller 4 turns off the bypass valve fixation release signal.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the control contents performed by the bypass valve fixing signal output unit 108.
  • step S11 the controller 4 determines whether or not the bypass valve fixing release signal is set to ON. If the bypass valve fixing release signal is set to ON, the controller 4 performs step S12. On the other hand, if the bypass valve fixing release signal is set to OFF, the process of step S14 is performed.
  • step S12 the controller 4 turns on the bypass valve closing operation signal regardless of the opening degree of the bypass valve 26. This is because the bypass valve 26 is desired to be fully closed when the bypass valve fixing release signal is set to ON.
  • the bypass valve closing operation signal is turned ON, the bypass valve control unit 106 A predetermined value for forcibly closing the bypass valve 26 is input to the deviation used in the PI control.
  • the integral calculation for operating the bypass valve 26 in the closing direction is stopped to prevent the windup phenomenon.
  • bypass valve 26 is always operated in the closing direction when the bypass valve fixing release signal is set to ON.
  • the bypass valve 26 can be kept fully closed.
  • step S13 the controller 4 turns off the bypass valve fixing signal.
  • step S14 the controller 4 turns off the bypass valve closing operation signal.
  • step S15 the controller 4 determines whether or not the actual stack supply flow rate is within the bypass valve fixing range.
  • the bypass valve fixed range is a flow rate obtained by adding a predetermined value ⁇ to the target stack supply flow rate (hereinafter referred to as “fixed range upper limit flow rate”) and subtracting the predetermined value ⁇ from the target stack supply flow rate (hereinafter referred to as “fixed”). This is a range having a lower limit of “range lower limit flow rate”.
  • the predetermined value ⁇ is a minute value set in consideration of the detection error of the second flow rate sensor 42 that detects the actual stack supply flow rate, the control error of Fordback control, and the like, and the target stack supply flow rate and the fixed range upper limit The flow rate is almost equal.
  • the predetermined value ⁇ is larger than the predetermined value ⁇ , and is set to a value substantially equal to the bypass flow rate for the unit opening of the bypass valve 26. If the actual stack supply flow rate is within the bypass valve fixed range, the controller 4 performs the process of step S16. On the other hand, if the actual stack supply flow rate is not within the bypass valve fixed range, the process of step S13 is performed.
  • step S16 the controller turns on the bypass valve fixing signal.
  • FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of controlling the cathode system according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of controlling the cathode system according to the present embodiment.
  • the bypass valve fixation release signal is OFF. Therefore, when the actual stack supply flow rate falls within the bypass valve fixing range at time t6, the bypass valve fixing signal is turned ON.
  • the dilution request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate, and the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate.
  • the PI control of the compressor supply flow rate calculation unit 103 the calculation of the deviation time integral is stopped. Therefore, as the deviation between the target stack supply flow rate and the actual stack supply flow rate becomes constant at time t5, the stack required compressor supply flow rate becomes constant (FIG. 6B).
  • the bypass valve 26 is opened by the unit opening, and the actual stack supply flow rate becomes smaller than the target stack supply flow rate, so that the time integration of the deviation is performed by PI control in the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103. Is resumed. As a result, the stack request compressor supply flow rate gradually increases after time t6 (FIG. 6B).
  • the stack request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate.
  • the actual stack supply flow rate is smaller than the target stack supply flow rate (FIG. 6A), so the stack required compressor supply flow rate increases. Accordingly, the target compressor supply flow rate will increase accordingly. As a result, the actual stack supply flow rate also increases as the target compressor supply flow rate increases (FIG. 6B).
  • the actual stack supply flow rate can be increased to the target stack supply flow rate at time t22.
  • the opening of the bypass valve 26 remains fixed (FIGS. 6D and 6E), and the actual stack supply flow rate becomes the target stack supply flow rate. It will be maintained (FIG. 6A).
  • the target stack supply flow rate increases toward the ultimate power generation request stack supply flow rate.
  • the stack demand compressor supply flow rate also increases (FIG. 6B).
  • the stack request compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate. Therefore, the cathode compressor having good response is controlled so that the actual compressor supply flow rate becomes the stack required compressor supply flow rate, and the actual stack supply flow rate increases so as to substantially follow the target stack supply flow rate. As a result, the actual stack supply flow rate remains in the bypass valve fixed range (FIG. 6A).
  • the bypass valve 26 Can not be closed. As described above, even if the bypass valve 26 can be closed, if the bypass valve 26 is left open, the compressor supply flow rate will increase unnecessarily, resulting in a deterioration in fuel consumption. End up.
  • the bypass valve fixing release signal and the bypass valve closing operation signal are turned ON, and the actual stack supply flow rate is within the bypass valve fixing range.
  • the bypass valve 26 can be closed even if it is accommodated.
  • the bypass valve closing operation signal is turned ON and the bypass valve fixation is performed.
  • the signal is turned OFF (FIGS. 6C and 6D; YES in S11, S12, S13).
  • the closing side bypass valve operation amount calculated by the bypass valve control unit 106 increases as the bypass valve closing operation signal is turned ON.
  • the bypass valve 26 is opened stepwise and the actual stack supply is performed.
  • the bypass valve 26 is fixed after the flow rate becomes smaller than the target stack supply flow rate.
  • the target compressor supply flow rate is set as the target compressor supply flow rate in the target compressor supply flow rate setting unit 104, in the stack required compressor supply flow rate calculation unit 103, Only when the actual stack supply flow rate is smaller than the target stack supply flow rate (when it is necessary to increase the stack required compressor flow rate), the time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate is performed. When the actual stack supply flow rate is larger than the target stack supply flow rate (when the stack required compressor flow rate needs to be reduced), the time integration of the deviation between the target stack flow rate and the actual stack flow rate is stopped. .
  • the deviation between the actual stack supply flow rate and the target stack supply flow rate becomes constant by prohibiting the drive of the bypass valve 26 after the actual stack supply flow rate falls below the target stack supply flow rate. Even in this case, the time integration of the deviation can be performed. Therefore, it is possible to increase the stack demand compressor supply flow rate so that the actual stack supply flow rate matches the target stack supply flow rate. Therefore, since it can suppress that the electrolyte membrane of each fuel cell will be in an overdried state, the fall of power generation efficiency can be suppressed.
  • the bypass valve fixing release signal and the bypass valve closing operation signal are turned ON so that the actual stack supply flow rate is within the bypass valve fixing range. Even if there is, the bypass valve 26 can be closed.
  • the bypass valve 26 can be closed even when the bypass valve 26 can be fully closed. It can be prevented from disappearing. Therefore, since the compressor supply flow rate does not increase unnecessarily, fuel consumption can be prevented from deteriorating.
  • bypass valve 26 is closed by the unit opening when the target stack supply flow rate becomes larger than the dilution request compressor supply flow rate, but it may be controlled to be fully closed.
  • the power generation request stack supply flow rate and the wet request stack supply flow rate are input to the target stack supply flow rate calculation unit 103.
  • flooding determined according to the load of the fuel cell stack 1 The stack supply flow rate for prevention may be input, and these maximum values may be set as the target stack supply flow rate.
  • the target compressor supply flow rate setting unit 104 is input with the dilution request compressor supply flow rate and the stack request compressor supply flow rate.
  • the compressor supply flow rate for preventing surging of the cathode compressor 22 is used. These maximum values may be used as the target compressor supply flow rate.
  • the cathode compressor control unit 105 performs feedback control based on the target compressor supply flow rate and the actual compressor supply flow rate.
  • feedforward control based on the target compressor supply flow rate may be performed. .
  • the present application includes Japanese Patent Application No. 2012-43873 filed with the Japan Patent Office on February 29, 2012, Japanese Patent Application No. 2012-45739 filed with the Japan Patent Office on March 1, 2012, and 2013. Claiming priority based on Japanese Patent Application No. 2013-11415 filed with the Japan Patent Office on January 24, 2013, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

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Abstract

　燃料電池スタックの要求に基づいて目標スタック供給流量を算出し、スタック供給流量と目標スタック供給流量とに基づいてスタック要求コンプレッサ供給流量を算出し、スタック要求コンプレッサ供給流量と、燃料電池システムの運転状態に応じて定まる下限流量と、の大きいほうを、目標コンプレッサ供給流量として設定し、目標コンプレッサ供給流量に応じてコンプレッサを制御し、スタック供給流量と目標スタック供給流量とに基づいてバイパス弁を制御し、スタック供給流量が、目標スタック供給流量を基準とした所定のバイパス弁固定範囲内に収まり、かつ、スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなったときに、バイパス弁を固定し、バイパス弁が固定された後は、目標コンプレッサ供給流量が下限流量よりも大きくなったときに、バイパス弁の固定を解除する。

Description

燃料電池システム
　本発明は燃料電池システムに関する。
　ＪＰ２００９－１２３５５０Ａには、従来の燃料電池システムとして、カソードコンプレッサから吐出されたカソードガスのうち、燃料電池スタックでの発電に不要な分をバイパス通路を介してカソードガス排出通路に排出することで、燃料電池スタックに供給されるカソードガスの流量（実スタック供給流量）を発電要求に応じて設定される目標スタック供給流量に制御するものが記載されている。
　前述した従来の燃料電池システムは、実スタック供給流量が目標スタック供給流量となるように、実スタック供給流量と目標スタック供給流量とに基づいて、バイパス通路に設けられたバイパス弁の開度を制御していた。
　このような制御を実施する燃料電池システムでは、特にバイパス弁の開度分解能が粗い場合などに、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができずに、目標スタック供給流量付近でバイパス弁の開閉が繰り返されてしまうことがある。そうすると、バイパス弁がステッピングモータのような場合には異音が生じることが懸念される。そこで、このようなバイパス弁の開閉を防止するために、実スタック供給流量が目標スタック供給流量付近となったときに、バイパス弁を固定することが挙げられる。
　しかしながら、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態でバイパス弁を固定してしまうと、発電に必要な流量以上のカソードガスが燃料電池スタックに供給されることとなり電解質膜を乾燥させてしまうことが懸念される。
　一方で、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さい状態でバイパス弁を固定してしまうと、発電に必要な流量分のカソードガスが燃料電池スタックに供給されず、電圧落ちが懸念される。
　さらに、実スタック供給流量が目標スタック供給流量付近となったとき（バイパス弁固定範囲内に収まったとき）にバイパス弁を固定する場合、例えば目標スタック供給流量が増加してバイパス弁を閉じることができる状態になっても実スタック供給流量が目標スタック供給流量付近に制御されてバイパス弁が固定されたままとなって、余分なカソードガスがカソードコンプレッサによって供給されることがある。そうすると、カソードコンプレッサの消費電力が増加して燃費が悪化することが懸念される。
　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、上記の不都合を抑制できる燃料電池システムを提供することを目的とする。
　本発明のある態様は、コンプレッサを用いたカソードガスのバイパス方式を用いた燃料電池システムに適用され、次のように、コンプレッサの制御とバイパス弁の制御を行う。
　まず、コンプレッサ制御は、検出された実スタック供給流量と、燃料電池スタックの要求に基づいて算出された目標スタック供給流量と、に基づいて、実スタック供給流量を目標スタック供給流量にするためのスタック要求コンプレッサ供給流量を算出する。そして、このスタック要求コンプレッサ供給流量と、燃料電池システムの運転状態に応じて定まる下限流量との大きいほうを、目標コンプレッサ供給流量として設定し、設定した目標コンプレッサ供給流量となるようにコンプレッサを制御する。
　一方で、バイパス弁制御は、検出された実スタック供給流量と、燃料電池スタックの要求に基づいて算出された目標スタック供給流量と、に基づいて、実スタック供給流量が目標スタック供給流量となるように、バイパス弁を制御する。
　本発明のある態様によれば、このようなコンプレッサ制御とバイパス弁制御とを備えるものにおいて、実スタック供給流量が、目標スタック供給流量を基準とした所定のバイパス弁固定範囲内に収まり、かつ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなったときに、バイパス弁を固定する。そして、このようにしてバイパス弁が固定された後は、目標コンプレッサ供給流量が下限流量よりも大きくなったときに、バイパス弁の固定を解除する。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による燃料電池システムの概略図である。 図２は、希釈要求コンプレッサ供給流量と到達発電要求スタック供給流量との関係を燃料電池スタックの負荷に応じて示した図である。 図３は、本実施形態によるカソード系の制御ブロックを示したものである。 図４は、コントローラがバイパス弁固定解除信号出力部で実施する制御内容について説明するフローチャートである。 図５は、コントローラがバイパス弁固定信号出力部で実施する制御内容について説明するフローチャートである。 図６は、本実施形態によるカソード系の制御の動作について説明するタイムチャートである。 図７は、比較例によるカソード系の制御ブロックを示したものである。 図８は、比較例によるカソード系の制御の動作を示すタイムチャートである。 図９は、比較例によるカソード系の制御において、バイパス弁を開いたら実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回る状態になった場合にバイパス弁の駆動を禁止させたときの動作を示すタイムチャートである。
　燃料電池は電解質膜をアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とによって挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
　　　アノード電極　：　　２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-         　　…(１)
　　　カソード電極　：　　４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ     …(２)
　この（１）（２）の電極反応によって燃料電池は１ボルト程度の起電力を生じる。
　燃料電池を自動車用動力源として使用する場合には、要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池を積層した燃料電池スタックとして使用する。そして、燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両駆動用の電力を取り出す。
　図１は、本発明の一実施形態による燃料電池システム１００の概略図である。
　燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１と、カソードガス給排装置２と、アノードガス給排装置３と、コントローラ４と、を備える。
　燃料電池スタック１は、数百枚の燃料電池を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて、車両の駆動に必要な電力を発電する。
　カソードガス給排装置２は、燃料電池スタック１にカソードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスを外気に排出する。カソードガス給排装置２は、カソードガス供給通路２０と、フィルタ２１と、カソードコンプレッサ２２と、カソードガス排出通路２３と、カソード調圧弁２４と、バイパス通路２５と、バイパス弁２６と、第１流量センサ４１と、第２流量センサ４２と、圧力センサ４３と、温度センサ４４と、を備える。
　カソードガス供給通路２０は、燃料電池スタック１に供給するカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路２０は、一端がフィルタ２１に接続され、他端が燃料電池スタック１のカソードガス入口孔に接続される。
　フィルタ２１は、カソードガス供給通路２０に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。
　カソードコンプレッサ２２は、カソードガス供給通路２０に設けられる。カソードコンプレッサ２２は、フィルタ２１を介してカソードガスとしての空気（外気）をカソードガス供給通路２０に取り込み、燃料電池スタック１に供給する。
　カソードガス排出通路２３は、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードガス排出通路２３は、一端が燃料電池スタック１のカソードガス出口孔に接続され、他端が開口端となっている。
　カソード調圧弁２４は、カソードガス排出通路２３に設けられる。カソード調圧弁２４は、コントローラ４によって開閉制御されて、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
　バイパス通路２５は、カソードコンプレッサ２２から吐出されたカソードガスの一部を、必要に応じて燃料電池スタック１を経由させずに直接カソードガス排出通路２３に排出することができるように設けられた通路である。バイパス通路２５は、一端がカソードコンプレッサ２３よりも下流のカソードガス供給通路２１に接続され、他端がカソード調圧弁２４よりも下流のカソードガス排出通路２４に接続される。
　バイパス弁２６は、その開度が単位開度ごとに段階的に変化する開閉弁であって、バイパス通路２５に設けられる。バイパス弁２６は、コントローラ４によって開閉制御されて、バイパス通路２５を流れるカソードガスの流量（以下「バイパス流量」という。）を調節する。
　第１流量センサ４１は、カソードコンプレッサ２３よりも上流のカソードガス供給通路２０に設けられる。第１流量センサ４１は、コンプレッサ２３に供給（吸入）されるカソードガスの流量（以下「コンプレッサ供給流量」という。）を検出する。
　第２流量センサ４２は、バイパス通路２６との接続部よりも下流のカソードガス供給通路２０、すなわち、燃料電池スタック１のカソードガス入口孔近傍のカソード供給通路２０に設けられる。第２流量センサ４２は、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの流量（以下「スタック供給流量」という。）を検出する。
　圧力センサ４３は、バイパス通路２６との接続部よりも下流のカソードガス供給通路２０、すなわち、燃料電池スタック１のカソードガス入口孔近傍のカソード供給通路２０に設けられる。圧力センサ４３は、燃料電池スタック１の入口圧（以下「スタック入口圧」という。）を検出する。
　温度センサ４４は、カソードコンプレッサ２２の吐出側近傍のカソードガス供給通路２０に設けられる。温度センサ４４は、カソードコンプレッサ２２から吐出されたカソードガスの温度（以下「吸気温度」という。）を検出する。
　アノードガス給排装置３は、燃料電池スタック１にアノードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１から排出されるアノードオフガスを、カソードガス排出通路２３に排出する。アノードガス給排装置３は、高圧タンク３１と、アノードガス供給通路３２と、アノード調圧弁３３と、アノードガス排出通路３４と、パージ弁３５と、を備える。
　高圧タンク３１は、燃料電池スタック１に供給するアノードガスを高圧状態に保って貯蔵する。
　アノードガス供給通路３２は、高圧タンク３１から排出されるアノードガスを燃料電池スタック１に供給するための通路である。アノードガス供給通路３２は、一端が高圧タンク３１に接続され、他端が燃料電池スタック１のアノードガス入口孔に接続される。
　アノード調圧弁３３は、アノードガス供給通路３２に設けられる。アノード調圧弁３３は、コントローラ４によって開閉制御されて、燃料電池スタック１に供給されるアノードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
　アノードガス排出通路３４は、燃料電池スタック１から排出されるアノードオフガスが流れる通路である。アノードガス排出通路３４は、一端が燃料電池スタック１のアノードガス出口孔に接続され、他端がカソードガス排出通路２３に接続される。
　アノードガス排出通路３４を介してカソードガス排出通路２３に排出されたアノードオフガスは、カソードガス排出通路２３内でカソードオフガス及びバイパス通路２６を流れてきたカソードガスと混合されて燃料電池システム１００の外部に排出される。アノードオフガスには、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガス（水素）が含まれているので、このようにカソードオフガス及びカソードガスと混合させて燃料電池システム１００の外部に排出することで、その排出ガス中の水素濃度が予め定められた所定濃度以下となるようにしている。
　パージ弁３５は、アノードガス排出通路３４に設けられる。パージ弁３５は、コントローラ４によって開閉制御され、アノードガス排出通路３４からカソードガス排出通路２３に排出するアノードオフガスの流量を制御する。
　コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４には、前述した第１流量センサ４１や第２流量センサ４２、圧力センサ４３、温度センサ４４の他にも、アクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）４５や、大気圧を検出する大気圧センサ４６などの各種センサからの信号が入力される。
　コントローラ４は、これらの入力信号に基づいて、燃料電池システム１００の外部に排出される排出ガス中の水素濃度を所定濃度以下にするという要求（以下「希釈要求」という。）と、駆動モータなどの燃料電池システム１００の各電気部品が要求する電力（以下「要求発電電力」という。）を燃料電池スタック１で発電するという要求（以下「発電要求」という。）と、の２つの要求を同時に満足するように、カソードコンプレッサ２２及びバイパス弁２６をフィードバック制御する。
　図２は、燃料電池システム１００の外部に排出される排出ガスの水素濃度を、所定濃度以下にするために必要なコンプレッサ供給流量（以下「希釈要求コンプレッサ供給流量」という。）と、要求発電電力を発電するために必要なスタック供給流量（以下「到達発電要求スタック供給流量」という。）と、の関係を、燃料電池スタック１の負荷（＝要求発電電力）に応じて示した図である。
　図２に示すように、中高負荷領域では、到達発電要求スタック供給流量のほうが、希釈要求コンプレッサ供給よりも大きくなる。
　したがって、中負荷領域では、スタック供給流量を到達発電要求スタック供給流量にするためのコンプレッサ供給流量の目標値（以下「スタック要求コンプレッサ供給流量」という。）を、単純に目標コンプレッサ供給流量としてカソードコンプレッサ２２をフィードバック制御すれば、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの流量が到達発電要求スタック供給流量となるので、燃料電池スタック１で要求発電電力を発電することができる。そして、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスによって、アノードガス排出通路３４からカソードガス排出通路２３に流れてきたアノードオフガスを希釈して、排出ガスの水素濃度を所定濃度以下にすることができる。
　一方で、図２に示すように、低負荷領域では、希釈要求コンプレッサ供給流量のほうが、到達発電要求スタック供給流量よりも大きくなる。
　したがって、低負荷領域で排出ガスの水素濃度を所定濃度以下にするためには、目標コンプレッサ供給流量を希釈要求コンプレッサ供給流量としてカソードコンプレッサ２２をフィードバック制御し、燃料電池スタック１で要求発電電力を発電するために必要なカソードガス流量よりも多くのカソードガスをカソードコンプレッサ２２によって供給すると、発電に不要な余剰のカソードガスが燃料電池スタック１に供給されることになる。そのため、燃料電池スタック１を構成する各燃料電池の電解質膜が乾燥して燃料電池スタック１の発電効率が低下するおそれがある。
　そのため、スタック要求コンプレッサ供給流量よりも希釈要求コンプレッサ供給流量のほうが大きくなったときは、目標コンプレッサ供給流量を希釈要求コンプレッサ供給流量としてカソードコンプレッサ２２をフィードバック制御しつつ、バイパス弁２６を開いて発電に不要な余剰のカソードガスをバイパス通路２５に流す必要がある。つまり、バイパス流量が、希釈要求コンプレッサ供給流量から発電要求スタック供給流量（スタック供給流量を到達発電要求スタック供給流量に向けて制御するときのスタック供給流量の目標値）を引いた目標バイパス流量となるように、バイパス弁２６を開く必要がある。
　ところが、本実施形態では、バイパス弁２６の開度を、単位開度ごとに段階的に大きくしていくことしかできない。そのため、バイパス流量を目標バイパス流量に一致させることができない場合がある。そうすると、バイパス流量を目標バイパス流量に一致させるために、バイパス弁２６の開閉が繰り返されてバイパス流量が目標バイパス流量を跨いで上下する場合がある。その結果、コンプレッサ供給流量が上下に変動してカソードコンプレッサに回転変動が生じ、カソードコンプレッサから異音が発生するおそれがあるという問題点が知見された。
　以下では、本発明の理解を容易にするために、本実施形態によるカソード系の制御について説明する前に、まず図７を参照して比較例によるカソード系の制御について説明する。そして、次に図８を参照して、比較例によるカソード系の制御においてこのような問題が生じてしまう原因について説明する。
　図７は、比較例によるカソード系の制御ブロックを示したものである。
　比較例によるカソード系の制御ブロックは、発電要求スタック供給流量算出部１０１と、目標スタック供給流量設定部１０２と、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３と、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４と、カソードコンプレッサ制御部１０５と、バイパス弁制御部１０６と、を備える。
　発電要求スタック供給流量算出部１０１には、燃料電池スタック１の実発電電力と、燃料電池スタック１の負荷に応じて設定される要求発電電力と、が入力される。発電要求スタック供給流量算出部１０１は、実発電電力を要求発電電力にするために必要なスタック供給流量を到達発電要求スタック供給流量として設定し、その設定した到達発電要求スタック供給流量に向けてスタック供給流量を変化させる際の目標値を、発電要求スタック供給流量として算出する。
　目標スタック供給流量設定部１０２には、発電要求スタック供給流量と、湿潤要求スタック供給流量と、が入力される。ここで湿潤要求スタック供給流量は、電解質膜の湿潤度（含水率）を、燃料電池スタック１の負荷に応じた最適な湿潤度（要求湿潤度）に制御するために必要なスタック供給流量である。目標スタック供給流量設定部１０２は、発電要求スタック流量と、湿潤要求スタック供給流量と、のうちの大きいほうを目標スタック供給流量として設定する。このように、目標スタック供給流量設定部１０２は、燃料電池スタック１の負荷に応じた最適なスタック供給流量を目標スタック供給流量として設定する。
　スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３には、第２流量センサ４２で検出されたスタック供給流量（以下「実スタック供給流量」という。）と、目標スタック供給流量と、が入力される。スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３は、目標スタック流量と実スタック流量との偏差に基づいて、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に向けて変化させるためのコンプレッサ供給流量の目標値を、スタック要求コンプレッサ供給流量として算出する。具体的には、目標スタック流量と実スタック流量との偏差に比例する成分と、目標スタック流量と実スタック流量との偏差を時間積分した成分と、に応じたＰＩ制御を実施して、スタック要求コンプレッサ供給流量を算出する。
　なお、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３では、操作量としてのスタック要求コンプレッサ供給流量が下限値に飽和したときは、過剰な積分演算による振動（いわゆるワインドアップ現象）を防止するため、スタック要求コンプレッサ供給流量が下限値よりも大きくなる積分演算のみを実施し、スタック要求コンプレッサ供給流量が下限値よりも小さくなる積分演算を停止するＰＩ制御が実施される。
　目標コンプレッサ供給流量設定部１０４には、燃料電池スタック１の負荷に応じて定まる希釈要求コンプレッサ供給流量と、スタック要求コンプレッサ供給流量と、が入力される。目標コンプレッサ供給流量設定部１０４は、希釈要求コンプレッサ供給流量と、スタック要求コンプレッサ供給流量と、のうちの大きいほうを、目標コンプレッサ供給流量として設定する。
　このように、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４では、希釈要求コンプレッサ供給流量と、スタック要求コンプレッサ供給流量と、のうちの大きいほうが、目標コンプレッサ供給流量として設定される。したがって、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定されているときは、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３からすれば、操作量としてのスタック要求コンプレッサ供給流量が下限値（ここでは希釈要求コンプレッサ供給流量）に飽和した状態と等価となる。
　そのため、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４において希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定されているときは、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３において、スタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも小さくなる積分演算は停止されることになる。
　つまり、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４において希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定されているときは、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３では、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さいとき（スタック要求コンプレッサ流量を大きくする必要があるとき）のみ目標スタック流量と実スタック流量との偏差の時間積分が実施される。そして、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きいとき（スタック要求コンプレッサ流量を小さくする必要があるとき）は、目標スタック流量と実スタック流量との偏差の時間積分が停止される。
　カソードコンプレッサ制御部１０５には、第１流量センサ４１で検出されたコンプレッサ供給流量（以下「実コンプレッサ供給流量」という。）と、目標コンプレッサ供給流量と、が入力される。カソードコンプレッサ制御部１０５は、実コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量となるように、目標コンプレッサ供給流量と実コンプレッサ供給流量との偏差に基づいて、カソードコンプレッサ２２に対する制御信号を出力する。具体的には、目標コンプレッサ供給流量と実コンプレッサ供給流量との偏差に比例する成分と、目標コンプレッサ供給流量と実コンプレッサ供給流量との偏差を時間積分した成分と、に応じたＰＩ制御を実施してカソードコンプレッサ２２に対する制御信号を出力する。
　バイパス弁制御部１０６には、実スタック供給流量と、目標スタック供給流量と、が入力される。バイパス弁制御部１０６は、目標スタック流量と実スタック流量との偏差に基づいて、バイパス弁２６の駆動信号を出力する。具体的には、目標スタック流量と実スタック流量との偏差に比例する成分と、目標スタック流量と実スタック流量との偏差を時間積分した成分と、に応じたＰＩ制御を実施してバイパス弁操作量を算出し、このバイパス弁操作量が所定量を超えたときにバイパス弁２６の駆動信号を出力する。
　ここで、前述したように、本実施形態では、バイパス弁２６の開度を、単位開度ごとに段階的に大きくさせることしかできない。そのため、比較例によるカソード系の制御では、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定されたときに、バイパス流量を目標バイパス流量に一致させることができず、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができない場合がある。この場合に生じる前述した問題点について、図８を参照して説明する。
　図８は、バイパス流量を目標バイパス流量に一致させることができない場合に生じる問題点について説明する図であり、比較例によるカソード系の制御の動作を示すタイムチャートである。
　時刻ｔ１で、例えばアクセル操作量が減少して要求発電電力が低下し、到達発電要求スタック供給流量が低下すると、到達発電要求スタック供給流量に向かって目標スタック供給流量（発電要求スタック供給流量）が低下していく（図８（Ａ））。その結果、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きくなるので、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３で算出されるスタック要求コンプレッサ供給流量も低下していく（図８（Ｂ））。なお、ここでは、発電要求スタック供給流量が湿潤要求スタック供給流量よりも大きいことを前提に説明している。
　時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、スタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きいので、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定される（図８（Ｂ））。その結果、実コンプレッサ供給流量が、スタック要求コンプレッサ供給流量となるように応答性の良いカソードコンプレッサが制御されるので、実スタック供給流量が目標スタック供給流量にほぼ追従するように低下する（図８（Ａ））。
　時刻ｔ２で、スタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量を下回ると、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定され、実コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量となるように、カソードコンプレッサが制御される（図８（Ｂ））。その結果、実スタック供給流量が目標スタック供給流量に追従して低下せずに一定となる（図８（Ａ））。そして、時刻ｔ２以降も目標スタック供給流量は低下しているため、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも徐々に大きくなり、目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差が徐々に拡大していく（図８（Ｂ））。
　このように目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差が拡大していくと、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御によって算出されるバイパス弁操作量が徐々に大きくなっていく。なお、以下の説明において特に区別する必要があるときは、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きいときに算出されるバイパス弁操作量のことを「開き側バイパス弁操作量」といい、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さいときに算出されるバイパス弁操作量のことを「閉じ側バイパス弁操作量」という。
　時刻ｔ３で、開き側バイパス弁操作量が所定量を超えると、バイパス弁２６の駆動信号が出力され、バイパス弁２６が単位開度だけ開かれる（図８（Ｃ））。その結果、燃料電池スタック１に供給されていた余剰のカソードガスがバイパス通路２５に流れ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量まで減少し（図８（Ａ））、バイパス流量が目標バイパス流量（＝希釈要求コンプレッサ供給流量－目標スタック供給流量）まで増加する（図８（Ｄ））。
　しかしながら、時刻ｔ３以降も、目標スタック供給流量は低下しているので、再び実スタック供給流量が徐々に目標スタック供給流量よりも大きくなっていき（図８（Ａ））、時刻ｔ４でバイパス弁２６がさらに単位開度だけ開かれる（図８（Ｃ））。その結果、再び実スタック供給流量が目標スタック供給流量まで減少し（図８（Ａ））、バイパス流量が目標バイパス流量まで増加する（図８（Ｄ））。
　時刻ｔ５で、発電要求スタック供給流量が到達発電要求スタック供給流量まで低下して目標スタック供給流量が一定になると、その後は目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差は一定となる（図８（Ａ））。時刻ｔ５の時点では、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定され、かつ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態となっているので、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３のＰＩ制御では、偏差の時間積分の演算が停止されている。そのため、時刻ｔ５で目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差が一定になったことに伴って、スタック要求コンプレッサ供給流量は一定となる（図８（Ｂ））。
　一方、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御では、偏差の時間積分の演算は実施されるので、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御によって算出される開き側バイパス弁操作量は、時刻ｔ５以降も大きくなっていく。
　時刻ｔ６で、開き側バイパス弁操作量が所定量を超えると、バイパス弁２６の駆動信号が出力されてバイパス弁２６がさらに単位開度だけ開かれるが（図８（Ｃ））、今度は実スタック供給流量を目標スタック供給流量に制御することができず、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなる（図８（Ａ））。すなわち、バイパス流量を目標バイパス流量に制御することができず、バイパス流量が目標バイパス流量よりも大きくなる（図８（Ｄ））。その結果、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御によって、今度は閉じ側バイパス弁操作量が徐々に大きくなっていく。
　また、時刻ｔ６でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さい状態になると、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３のＰＩ制御で偏差の時間積分の演算が再開される。そのため、スタック要求コンプレッサ供給流量が増加する（図８（Ｂ））。
　時刻ｔ７で閉じ側バイパス弁操作量が所定量を超えると、バイパス弁２６の駆動信号が出力されて、今度はバイパス弁２６が単位開度だけ閉じられ（図８（Ｃ））、再び実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きくなる（図８（Ａ））。
　また、時刻ｔ７でバイパス弁２６が単位開度だけ閉じられると、再び実スタック供給が目標スタック供給流量よりも大きい状態になるので、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３では、偏差の時間積分の演算が停止され、スタック要求コンプレッサ供給流量は一定となる（図８（Ｂ））。そして、時刻ｔ８でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれて実スタック供給が目標スタック供給流量よりも小さい状態になると、再び偏差の時間積分の演算が実施されて、スタック要求コンプレッサ供給流量が増加する（図８（Ｂ））。
　このように、時刻ｔ６以降は、バイパス弁２６の開閉が繰り返され、スタック要求コンプレッサ供給流量が徐々に増加していくことになる。
　そして、時刻ｔ９でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれると、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなるので（図８（Ａ））、スタック供給コンプレッサ供給流量が増加する（図８（Ｂ））。その結果、スタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなり（図８（Ｂ））、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定され、実コンプレッサ供給流量が増大する（図８（Ｂ））。
　時刻ｔ１０で、バイパス弁２６が単位開度だけ閉じられると、その分実スタック供給流量が増加する。その結果、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きくなり（図８（Ａ））、今度はスタック要求コンプレッサ供給流量が低下する（図８（Ｂ））。
　そして、時刻ｔ１１で、スタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求スタック要求コンプレッサ流量まで低下すると（図８（Ｂ））、実コンプレッサ供給流量が希釈要求スタック要求コンプレッサとなるようにカソードコンプレッサが制御され、実コンプレッサ供給流量が一定となる（図８（Ｂ））。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間は、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きいので（図８（Ａ））、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３での偏差の時間積分の演算は停止される。したがって、スタック要求コンプレッサ供給流量も希釈要求コンプレッサ供給流量のまま一定となる（図８（Ｂ））。
　そして、時刻ｔ１２でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれると（図８（Ｃ））、再びスタック要求コンプレッサ供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなり（図８（Ｂ））、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定され、実コンプレッサ供給流量が増大する（図８（Ａ））。
　このように、バイパス弁２６の開閉が繰り返されることで、最終的に時刻ｔ９以降のように実コンプレッサ供給流量が上下に変動してしまい、カソードコンプレッサ２２の回転変動が生じてカソードコンプレッサ２２から異音が生じるのである。
　ここで、バイパス弁２６の開閉の繰り返しを防止する方法としては、例えば実スタック供給流量と目標スタック供給流量との偏差が所定量以下の状態、すなわち、バイパス弁２６を開いたら実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回る状態のときは、バイパス弁２６の駆動を禁止してバイパス弁２６を固定する方法が考えられる。
　しかしながら、このような方法では、バイパス弁２６の開閉の繰り返しを防止することはできるものの、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができないおそれがある。以下、図９を参照してこの問題点について説明する。
　図９は、比較例によるカソード系の制御において、バイパス弁２６を開いたら実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回る状態になった場合にバイパス弁２６の駆動を禁止させたときの動作を示すタイムチャートである。
　図９に示すように、時刻ｔ４以降は、実スタック供給流量と目標スタック供給流量との偏差が所定量以下の状態、すなわち、バイパス弁２６を開いたら実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回る状態である。したがって、時刻ｔ４以降においてバイパス弁２６の駆動を禁止すると、時刻ｔ５以降は、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標スタック供給流量として設定された状態、かつ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態で、目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差が一定となる。
　そうすると、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３のＰＩ制御において、目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差の時間積分の演算は停止されることになるので、時刻ｔ５以降はスタック要求コンプレッサ供給流量が一定となってしまう（図９（Ｂ））。そのため、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標スタック供給流量として設定され続けてしまうので、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができなくなる。
　このように、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態でバイパス弁２６を固定してしまうと、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができずに実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態のままとなってしまい、各燃料電池の電解質膜が過乾燥状態になって発電効率が低下してしまう。
　そこで本実施形態では、このようなバイパス弁２６の開閉の繰り返しを防止しつつ、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができるように、バイパス弁２６を固定するタイミングをさらに細かく設定することした。そして、バイパス弁２６の固定を解除するタイミングを適切に設定することとした。以下、本実施形態によるカソード系の制御について説明する。
　図３は、本実施形態によるカソード系の制御ブロックを示したものである。なお、本実施形態によるカソード系の制御ブロックにおいて、比較例によるカソード系の制御ブロックと同様の機能を果たす部分は、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
　本実施形態によるカソード系の制御ブロックは、バイパス弁固定解除信号出力部１０７と、バイパス弁固定信号出力部１０８と、をさらに備える。
　バイパス弁固定解除信号出力部１０７には、目標スタック供給流量と、希釈要求コンプレッサ供給流量と、が入力される。バイパス弁固定解除信号出力部１０７は、これらの入力信号に基づいて、バイパス弁２６の固定を解除するためのバイパス弁固定解除信号を出力する。バイパス弁固定解除信号出力部１０７の詳細な制御内容については、図４のフローチャートを参照して後述する。
　バイパス弁固定信号出力部１０８には、実スタック供給流量、目標スタック供給流量及びバイパス弁固定解除信号が入力される。バイパス弁固定信号出力部１０８は、これらの入力信号に基づいて、バイパス弁２６の駆動を禁止してバイパス弁２６を現在位置に固定するためのバイパス弁固定信号と、バイパス弁２６を強制的に全閉にするためのバイパス弁閉動作信号と、を出力する。バイパス弁固定信号出力部１０８の詳細な制御内容については、図５のフローチャートを参照して後述する。
　図４は、バイパス弁固定解除信号出力部１０７で実施される制御内容について説明するフローチャートである。
　ステップＳ１において、コントローラ４は、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量以上か否かを判定する。コントローラ４は、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量以上であれば、ステップＳ２の処理を行う。一方で、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量未満であれば、ステップＳ３の処理を行う。
　ステップＳ２において、コントローラ４は、バイパス弁固定解除信号をＯＮとする。
　ステップＳ３において、コントローラ４は、バイパス弁固定解除信号をＯＦＦとする。
　図５は、バイパス弁固定信号出力部１０８で実施される制御内容について説明するフローチャートである。
　ステップＳ１１において、コントローラ４は、バイパス弁固定解除信号がＯＮに設定されているか否かを判定する。コントローラ４は、バイパス弁固定解除信号がＯＮに設定されていれば、ステップＳ１２の処理を行う。一方で、バイパス弁固定解除信号がＯＦＦに設定されていれば、ステップＳ１４の処理を行う。
　ステップＳ１２において、コントローラ４は、バイパス弁２６の開度にかかわらず、バイパス弁閉動作信号をＯＮとする。これは、バイパス弁固定解除信号がＯＮに設定されたときは、バイパス弁２６を全閉にしておきたいからであり、バイパス弁閉動作信号がＯＮになったときは、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御で使われる偏差に、バイパス弁２６が強制的に閉となるような所定値が入力される。なお、バイパス弁２６が全閉になった後は、バイパス弁制御部１０６のＰＩ制御において、ワインドアップ現象防止のためにバイパス弁２６を閉方向に動作させる積分演算は停止される。
　このように、バイパス弁固定解除信号のＯＮに併せてバイパス弁閉動作信号をＯＮにすることで、バイパス弁固定解除信号がＯＮに設定されたときは、常にバイパス弁２６を閉方向に動作させ、バイパス弁２６を全閉に維持することができる。
　ステップＳ１３において、コントローラ４は、バイパス弁固定信号をＯＦＦとする。
　ステップＳ１４において、コントローラ４は、バイパス弁閉動作信号をＯＦＦとする。
　ステップＳ１５において、コントローラ４は、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内にあるか否かを判定する。バイパス弁固定範囲は、目標スタック供給流量に所定値αを加算した流量（以下「固定範囲上限流量」という。）を上限とし、目標スタック供給流量から所定値βを減算した流量（以下、「固定範囲下限流量」という。）を下限とする範囲である。なお、所定値αは、実スタック供給流量を検出する第２流量センサ４２の検出誤差やフォードバック制御の制御誤差等を考慮して設定される微小値であり、目標スタック供給流量と固定範囲上限流量とはほぼ等しい値となる。所定値βは、所定値αよりも大きい値であって、バイパス弁２６の単位開度分のバイパス流量にほぼ等しい値に設定される。コントローラ４は、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内にあれば、ステップＳ１６の処理を行う。一方で、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内になければ、ステップＳ１３の処理を行う。
　ステップＳ１６において、コントローラは、バイパス弁固定信号をＯＮとする。
　図６は、本実施形態によるカソード系の制御の動作について説明するタイムチャートである。以下の説明では、図５のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。
　時刻ｔ１から時刻ｔ６までは、比較例によるカソード系の制御と同様の動作が行われる。
　時刻ｔ６でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれると、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内に収まることになる。時刻ｔ６の時点では、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも小さいので、バイパス弁固定解除信号はＯＦＦになっている。そのため、時刻ｔ６で実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内に収まることによって、バイパス弁固定信号がＯＮとなる。
　ここで、時刻ｔ２から時刻６までの間は、希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定され、かつ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態となっているので、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３のＰＩ制御では、偏差の時間積分の演算が停止されている。そのため、時刻ｔ５で目標スタック供給流量と実スタック供給流量との偏差が一定になったことに伴って、スタック要求コンプレッサ供給流量は一定となる（図６（Ｂ））。
　そして、時刻ｔ６でバイパス弁２６が単位開度だけ開かれ、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなったことで、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３でのＰＩ制御で偏差の時間積分の演算が再開される。その結果、時刻ｔ６以降は、スタック要求コンプレッサ供給流量が徐々に増加していく（図６（Ｂ））。
　そして、時刻ｔ２１でスタック要求コンプレッサが希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなると、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定される。
　時刻ｔ２１で、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定された後も、実スタック供給流量は目標スタック供給流量よりも小さいので（図６（Ａ））、スタック要求コンプレッサ供給流量は増大していき、それに合わせて目標コンプレッサ供給流量も増大していく。これにより、目標コンプレッサ供給流量の増大に合わせて実スタック供給流量も増大していく（図６（Ｂ））。
　その結果、時刻ｔ２２で実スタック供給流量を目標スタック供給流量まで増加させることができる。そして、時刻ｔ２３で燃料電池スタックの要求発電電力が変化するまでは、バイパス弁２６の開度が固定されたまま（図６（Ｄ）（Ｅ））、実スタック供給流量は目標スタック供給流量に維持されることになる（図６（Ａ））。
　時刻ｔ２３で、例えばアクセル操作量が増加して要求発電電力が増加し、それに応じて到達発電要求スタック供給流量が増加すると、到達発電要求スタック供給流量に向かって目標スタック供給流量が増加していく（図６（Ａ））。その結果、スタック要求コンプレッサ供給流量も増加していく（図６（Ｂ））。
　時刻ｔ２３の時点で、スタック要求コンプレッサ供給流量は希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きいので、スタック要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定される。そのため、実コンプレッサ供給流量がスタック要求コンプレッサ供給流量となるように応答性の良いカソードコンプレッサが制御され、実スタック供給流量が目標スタック供給流量にほぼ追従するように増加していく。その結果、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内に収まった状態のままとなる（図６（Ａ））。
　そうすると、時刻ｔ２４で、目標スタック供給流量（発電要求スタック供給流量）が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなって、バイパス弁２６を全閉にすることができる状態になった後も、バイパス弁２６を閉じることができなくなってしまう。このように、バイパス弁２６を閉じることができる状態になった後も、バイパス弁２６を開いたままにしていると、その分コンプレッサ供給流量が無駄に増加することになるので、燃費が悪化してしまう。
　そこで本実施形態では、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなったときは、バイパス弁固定解除信号及びバイパス弁閉動作信号をＯＮとして、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内に収まっていたとしてもバイパス弁２６を閉じることができるようにしたのである。
　時刻ｔ２４で、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなって（図６（Ａ））、バイパス弁固定解除信号がＯＮになると、バイパス弁閉動作信号がＯＮになり、バイパス弁固定信号がＯＦＦとなる（図６（Ｃ）（Ｄ）；Ｓ１１でＹＥＳ、Ｓ１２、Ｓ１３）。このように、バイパス弁閉動作信号がＯＮになったことに伴って、バイパス弁制御部１０６で算出される閉じ側バイパス弁操作量が増加する。
　時刻ｔ２５で閉じ側バイパス弁操作量が所定量を超え、バイパス弁２６が単位開度だけ閉じられると、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きくなる（図６（Ａ））。その結果、時刻ｔ２５以降は、スタック要求コンプレッサ供給流量が低下し（図６（Ｂ））、実スタック供給流量も低下していく（図６（Ａ））。
　時刻ｔ２５でバイパス弁２６が閉じられた後も、バイパス弁２６の開度は全閉でないため、時刻ｔ２６で引き続き閉動作が行われる（図６（Ｅ））。これにより、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きくなる（図６（Ａ））。その結果、スタック要求コンプレッサ供給流量が低下し（図６（Ｂ））、実スタック供給流量も低下していく（図６（Ａ））。同様に時刻ｔ２７でバイパス弁２６が閉じられ、バイパス弁２６が全閉となる（図６（Ｅ））。
　以上説明した本実施形態によれば、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも小さくなってバイパス弁固定解除信号がＯＦＦになった後、バイパス弁２６が段階的に開かれて実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さくなってからバイパス弁２６を固定することにした。
　これにより、バイパス弁２６の開閉の繰り返しを防止できるので、実コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量を跨いで上下に変動してしまうのを防止できる。そのため、カソードコンプレッサ２２から異音が生じるのを防止することができる。また、実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回ってからバイパス弁２６を固定するので、電解質膜の過乾燥を防止することができる。
　また、本実施形態では、ワインドアップ現象防止のため、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４において希釈要求コンプレッサ供給流量が目標コンプレッサ供給流量として設定されているときは、スタック要求コンプレッサ供給流量算出部１０３において、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも小さいとき（スタック要求コンプレッサ流量を大きくする必要があるとき）のみ目標スタック流量と実スタック流量との偏差の時間積分を実施することにしている。そして、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きいとき（スタック要求コンプレッサ流量を小さくする必要があるとき）は、目標スタック流量と実スタック流量との偏差の時間積分を停止することにしている。
　そのため、実スタック供給流量が目標スタック供給流量よりも大きい状態でバイパス弁２６の駆動を禁止してしまうと、バイパス弁２６の駆動を禁止したことに伴って実スタック供給流量と目標スタック供給流量との偏差が一定となったときに、偏差の時間積分が停止されて実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができなくなる。
　これに対して、本実施形態では実スタック供給流量が目標スタック供給流量を下回ってからバイパス弁２６の駆動を禁止することで、実スタック供給流量と目標スタック供給流量との偏差が一定になった場合であっても、偏差の時間積分が実施させることができる。そのため、スタック要求コンプレッサ供給流量を増大させて、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させることができる。したがって、各燃料電池の電解質膜が過乾燥状態になってしまうのを抑制できるので、発電効率の低下を抑制することができる。
　また本実施形態では、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなったときにバイパス弁固定解除信号及びバイパス弁閉動作信号をＯＮにして、実スタック供給流量がバイパス弁固定範囲内にあってもバイパス弁２６を閉じることができるようにした。
　これにより、バイパス弁２６を固定して、実スタック供給流量を目標スタック供給流量に一致させた後、バイパス弁２６を全閉にすることができる状態になってもバイパス弁２６を閉じることができなくなってしまうのを防止できる。そのため、無駄にコンプレッサ供給流量に増加することがないので、燃費の悪化を抑制できる。
　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。
　上記実施形態では、目標スタック供給流量が希釈要求コンプレッサ供給流量よりも大きくなったときにバイパス弁２６を単位開度だけ閉じるようにしていたが、全閉に制御するようにしても良い。
　また、上記実施形態では、目標スタック供給流量算出部１０３に、発電要求スタック供給流量と湿潤要求スタック供給流量とを入力していたが、これ以外に、燃料電池スタック１の負荷に応じて定まるフラッディング防止用のスタック供給流量を入力し、これらの最大値を目標スタック供給流量としても良い。
　また、上記実施形態では、目標コンプレッサ供給流量設定部１０４に、希釈要求コンプレッサ供給流量とスタック要求コンプレッサ供給流量とを入力していたが、これ以外に、カソードコンプレッサ２２のサージング防止用のコンプレッサ供給流量を入力し、これらの最大値を目標コンプレッサ供給流量としても良い。
　また、上記実施形態では、カソードコンプレッサ制御部１０５において、目標コンプレッサ供給流量と実コンプレッサ供給流量とに基づくフィードバック制御を実施していたが、目標コンプレッサ供給流量に基づくフィードフォワード制御を実施しても良い。
　本願は、２０１２年２月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－４３８７３号、２０１２年３月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－４５７３９号、及び、２０１３年１月２４日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１１４１５号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 　燃料電池スタックにカソードガスを供給するためのカソードガス供給通路と、
    　前記燃料電池スタックに供給されたカソードガスを排出するためのカソードガス排出通路と、
    　前記カソードガス供給通路に設けられるコンプレッサと、
    　前記コンプレッサから吐出されたカソードガスの一部を、前記燃料電池スタックを迂回させて前記カソードガス排出通路に排出するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を流れるカソードガスの流量を調節するバイパス弁と、
    を備える燃料電池システムであって、
    　前記燃料電池スタックに供給されるスタック供給流量を検出するスタック供給流量検出手段と、
    　前記燃料電池スタックの要求に基づいて、前記燃料電池スタックに供給すべき目標スタック供給流量を算出する目標スタック供給流量算出手段と、
    　前記スタック供給流量と、前記目標スタック供給流量と、に基づいて、前記スタック供給流量を前記目標スタック供給流量にするためのスタック要求コンプレッサ供給流量を算出するスタック要求コンプレッサ供給流量算出手段と、
    　前記スタック要求コンプレッサ供給流量と、前記燃料電池システムの運転状態に応じて定まる下限流量と、の大きいほうを、コンプレッサ供給流量の目標値である目標コンプレッサ供給流量として設定する目標コンプレッサ供給流量設定手段と、
    　前記目標コンプレッサ供給流量に応じて、前記コンプレッサを制御するコンプレッサ制御手段と、
    　前記スタック供給流量と前記目標スタック供給流量とに基づいて、前記バイパス弁を制御するバイパス弁制御手段と、
    　前記スタック供給流量が、前記目標スタック供給流量を基準とした所定のバイパス弁固定範囲内に収まり、かつ、前記スタック供給流量が前記目標スタック供給流量よりも小さくなったときに、前記バイパス弁を固定する固定手段と、
    　前記固定手段によって前記バイパス弁が固定された後は、前記目標コンプレッサ供給流量が前記下限流量よりも大きくなったときに、前記バイパス弁の固定を解除する固定解除手段と、
    を備える燃料電池システム。
  2. 　前記固定解除手段によって前記バイパス弁の固定が解除されたときに、前記バイバス弁を単位開度だけ閉じる、
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 　前記固定解除手段によって前記バイパス弁の固定が解除されたときに、前記バイバス弁を全閉にする、
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記スタック要求コンプレッサ供給流量算出手段は、
    　　前記目標コンプレッサ供給流量が前記下限流量に制限されている場合は、前記スタック供給流量が前記目標スタック供給流量よりも小さいときのみ前記スタック供給流量と前記目標スタック供給流量との偏差の時間積分の演算を行うフィードバック制御を実施して、前記スタック要求コンプレッサ供給流量を算出する、
    請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の燃料電池システム。
  5. 　前記燃料電池スタックから排出されたアノードガスを、前記カソードガス排出通路に排出するためのアノードガス排出通路をさらに備え、
    　前記下限流量は、前記カソードガス排出通路内の水素濃度を所定値以下にするために必要なコンプレッサ供給流量の目標値である、
    請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の燃料電池システム。
  6. 　前記バイパス弁固定範囲は、
    　　前記目標スタック供給流量から所定値βを減算した規制範囲下限流量から前記目標スタック供給流量から所定値αを加算した規制範囲上限流量までの範囲である、
    請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の燃料電池システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015053156A1 (ja) * 2013-10-08 2015-04-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2015095287A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2017147121A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの電力制御方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101592709B1 (ko) * 2014-06-13 2016-02-15 현대자동차주식회사 차량의 연료전지시스템 및 그 제어방법
JP6278119B2 (ja) * 2014-08-20 2018-02-14 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法
JP6168028B2 (ja) * 2014-11-05 2017-07-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR101795137B1 (ko) * 2015-06-03 2017-11-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 공기 공급 제어 장치 및 그 방법
JP6465307B2 (ja) * 2016-02-12 2019-02-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
JP6329976B2 (ja) * 2016-02-26 2018-05-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101843749B1 (ko) * 2016-04-15 2018-03-30 현대자동차주식회사 연료전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 연료전지 시스템의 제어방법
US11482719B2 (en) * 2017-12-08 2022-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Equation based state estimate for air system controller
CN108177539B (zh) * 2017-12-28 2020-10-30 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池电动汽车的空气压缩系统及控制方法
US10862143B2 (en) * 2019-01-30 2020-12-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Turbo compressor path and rate control
CN110137544B (zh) * 2019-04-18 2021-12-24 上海交通大学 质子交换膜燃料电池电堆反应状态在线检测系统及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007317472A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009123550A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009283409A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
WO2011148426A1 (ja) * 2010-05-27 2011-12-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0772653B2 (ja) * 1989-03-27 1995-08-02 ダイキン工業株式会社 空気調和装置の運転制御装置
JP3804204B2 (ja) * 1997-08-18 2006-08-02 石川島播磨重工業株式会社 多段タービン圧縮機を備えた燃料電池発電装置
JP3820992B2 (ja) * 2002-01-08 2006-09-13 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP3882617B2 (ja) * 2002-01-11 2007-02-21 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP4737977B2 (ja) * 2004-11-30 2011-08-03 株式会社ケーヒン 燃料電池用弁装置
JP2007257956A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP5266620B2 (ja) * 2006-04-07 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池運転システム及び燃料電池運転システムにおける弁開度算出方法
JP2008016399A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5105223B2 (ja) * 2006-12-27 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2009076243A (ja) 2007-09-19 2009-04-09 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
US9034530B2 (en) * 2008-08-06 2015-05-19 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack used as coolant heater
JP5493466B2 (ja) * 2009-05-21 2014-05-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
WO2011135610A1 (ja) * 2010-04-27 2011-11-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007317472A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009123550A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2009283409A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
WO2011148426A1 (ja) * 2010-05-27 2011-12-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2822072A4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015053156A1 (ja) * 2013-10-08 2015-04-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム
CN105612646A (zh) * 2013-10-08 2016-05-25 日产自动车株式会社 燃料电池系统
EP3057167A4 (en) * 2013-10-08 2016-10-12 Nissan Motor FUEL CELL SYSTEM
JPWO2015053156A1 (ja) * 2013-10-08 2017-03-09 日産自動車株式会社 燃料電池システム
US9847538B2 (en) 2013-10-08 2017-12-19 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system
CN105612646B (zh) * 2013-10-08 2018-01-09 日产自动车株式会社 燃料电池系统
JP2015095287A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2017147121A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの電力制御方法

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