JP5277596B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力によって駆動する移動体に搭載される燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system mounted on a moving body driven by electric power.
従来より、燃料極に燃料ガス（例えば、水素）が供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガス（例えば、空気）が供給されることにより、これらのガスを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、例えば、移動体（具体的には、車両）に搭載されており、燃料電池において発電された電力を駆動用モータに供給することにより、システムからの電力供給を受けて駆動する。また、このようなシステムでは、燃料電池からの電力不足を補うために蓄電手段も組み込まれている。 Conventionally, a fuel gas (for example, hydrogen) is supplied to the fuel electrode, and an oxidant gas (for example, air) is supplied to the oxidant electrode, and these gases are reacted electrochemically to generate power. There is known a fuel cell system including a fuel cell for performing the above. This fuel cell system is mounted on, for example, a mobile body (specifically, a vehicle), and is driven by receiving power supply from the system by supplying power generated by the fuel cell to a drive motor. To do. In such a system, a power storage means is also incorporated in order to compensate for the shortage of power from the fuel cell.
燃料電池システムでは、通常、移動体への電力供給を燃料電池によって発電された電力から行う通常発電モードにて運転を行っている。ただし、燃費向上の観点から、所定の判定条件を具備した場合には、燃料電池による発電を休止して、移動体への電力供給を蓄電手段に蓄えられた電力から行う発電休止モードにて運転が行われる。
ところで、燃料電池を運転する場合には、燃料電池の発電電力の目標値である目標発電電力を決定し、この決定された目標発電電力に基づいて、燃料ガスや酸化剤ガスといったガス供給手段の稼働状態と、電力取出手段の稼働状態とをそれぞれ決定している。このケースでは、発電休止モードから通常発電モードに移行するといったように、発電を休止している状態から燃料電池を起動した場合には、電力取出手段の応答性と比較してガス供給手段に応答性に遅れが生じる可能性がある。そのため、ガスの供給量が不足している状態で取出電流が過大に設定されるといった事態が生じ、発電電力の応答性に遅れが生じる可能性がある。 By the way, when the fuel cell is operated, a target generated power that is a target value of the generated power of the fuel cell is determined, and based on the determined target generated power, a gas supply means such as a fuel gas or an oxidant gas is used. The operating state and the operating state of the power extraction means are respectively determined. In this case, when the fuel cell is started from a state where power generation is suspended, such as when the power generation suspension mode is shifted to the normal power generation mode, the response to the gas supply means is made in comparison with the response of the power extraction means. There may be a delay in sex. For this reason, a situation occurs in which the extraction current is set excessively in a state where the gas supply amount is insufficient, and the response of the generated power may be delayed.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電電力の応答性の向上を図ることである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the responsiveness of generated power.
かかる課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、制御手段が、切り替え可能な制御モードとして、統合制御モードと、個別制御モードとを有している。ここで、統合制御モードは、単一の目標発電電力を決定した上で、この目標発電電力に基づいて、燃料ガス供給手段および酸化剤ガス供給手段の稼働状態と、電力取出手段の稼働状態とを統合的に制御する。一方、個別制御モードは、互いに異なる目標発電電力を決定した上で、個々の目標発電電力に基づいて、燃料ガス供給手段および酸化剤ガス供給手段の稼働状態と、電力取出手段の稼働状態とを個別的に制御する。 In order to solve this problem, in the fuel cell system of the present invention, the control means has an integrated control mode and an individual control mode as switchable control modes. Here, in the integrated control mode, after determining a single target generated power, based on the target generated power, the operating state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means, the operating state of the power extraction means, Is controlled in an integrated manner. On the other hand, in the individual control mode, different target generated powers are determined, and based on the individual target generated powers, the operating state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means and the operating state of the power extraction means are determined. Control individually.
本発明によれば、制御モードとして個別制御モードを使用した場合には、燃料ガス供給手段および酸化剤ガス供給手段の稼働状態と、電力取出手段の稼働状態とを個別に制御することができる。そのため、燃料ガスおよび酸化剤ガスを含むガス供給と、電流取出とを個別に制御することができるので、電流取出に対してガス供給が不足するといった事態を抑制することができ、発電電力の応答性の向上を図ることができる。 According to the present invention, when the individual control mode is used as the control mode, the operating state of the fuel gas supply unit and the oxidant gas supply unit and the operating state of the power extraction unit can be individually controlled. Therefore, since the gas supply including the fuel gas and the oxidant gas and the current extraction can be controlled individually, the situation where the gas supply is insufficient for the current extraction can be suppressed, and the response of the generated power It is possible to improve the performance.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。燃料電池システムは、例えば、移動体である車両に搭載されており、この車両は燃料電池システムから供給される電力によって駆動する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. The fuel cell system is mounted on, for example, a vehicle that is a moving body, and the vehicle is driven by electric power supplied from the fuel cell system.
燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を挟んで酸化剤極と燃料極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで挟持して、これを複数積層して構成される燃料電池スタック（燃料電池）１を備える。この燃料電池スタック１は、個々の燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、個々の酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、これらのガスを電気化学的に反応させて発電電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして酸素を用いるケースについて説明する。 A fuel cell system is a fuel cell stack (fuel cell) in which a fuel cell structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an oxidant electrode and a fuel electrode is sandwiched between separators, and a plurality of them are stacked. ) 1 is provided. The fuel cell stack 1 is configured such that fuel gas is supplied to individual fuel electrodes and oxidant gas is supplied to individual oxidant electrodes, whereby these gases are reacted electrochemically to generate generated power. Occur. In the present embodiment, a case where hydrogen is used as the fuel gas and oxygen is used as the oxidant gas will be described.
燃料電池システムには、燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系と、燃料電池スタック１を冷却するための冷却系とが備えられている。 The fuel cell system includes a hydrogen system for supplying hydrogen to the fuel cell stack 1, an air system for supplying air to the fuel cell stack 1, and a cooling system for cooling the fuel cell stack 1. It has been.
水素系において、燃料ガスである水素は、燃料タンク１０（例えば、高圧水素ボンベ）に貯蔵されており、この燃料タンク１０から水素供給流路Ｌ１を介して燃料電池スタック１に供給される。具体的には、燃料タンク１０の下流には燃料タンク元バルブ１１が設けられており、この燃料タンク元バルブ１１が開状態となると、燃料タンク１０からの高圧水素ガスは、その下流に設けられた減圧バルブ１２によって機械的に所定の圧力まで減圧される。減圧された水素ガスは、減圧バルブ１２よりも下流に設けられた水素調圧バルブ１３によってさらに減圧された後に、燃料電池スタック１に供給される。
In the hydrogen system, hydrogen, which is a fuel gas, is stored in a fuel tank 10 (for example, a high-pressure hydrogen cylinder), and is supplied from the
燃料極からの排出ガス（未使用の水素を含むガス）は、燃料電池スタック１から水素循環流路Ｌ２に排出される。この水素循環流路Ｌ２は、他方の端部が水素調圧バルブ１３よりも下流側の水素供給流路Ｌ１に接続されており、水素循環流路Ｌ２には、例えば、水素循環ポンプ１４といった水素循環手段が設けられている。この水素循環ポンプ１４を駆動することにより、燃料極からの排出ガスは、水素循環流路Ｌ２を通り水素供給流路Ｌ１（すなわち、燃料極における水素の供給側）に循環される。
Exhaust gas from the fuel electrode (gas containing unused hydrogen) is discharged from the fuel cell stack 1 to the hydrogen circulation passage L2. The other end of the hydrogen circulation flow path L2 is connected to the hydrogen supply flow path L1 on the downstream side of the hydrogen
ここで、水素調圧バルブ１３および水素循環ポンプ１４は、燃料電池スタック１の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段として機能しており、その稼働状態は、後述するコントローラ４０によって制御される。なお、本実施形態では、一例として、水素調圧バルブ１３の稼働状態、すなわち、その開度を制御することにより、水素の供給量を変更する手法について説明する。
Here, the hydrogen
ところで、酸化剤ガスとして空気を用いるケースでは、空気中の不純物が酸化剤極から燃料極に透過するため、燃料極を含む水素循環流路Ｌ２内での不純物が増加し、水素分圧が減少する傾向となる。ここで、不純物は、燃料ガスである水素以外の非燃料ガス成分であり、代表的には窒素を挙げることができる（以下、本実施形態では、便宜上、窒素を不純物として説明を行う）。窒素量が多くなりすぎると、燃料電池スタック１からの出力が低下したり、水素循環ポンプ１４によって水素を循環させることができなくなったりする。そのため、燃料極を含む水素循環流路Ｌ２内の窒素量を管理する必要がある。そこで、水素循環流路Ｌ２には、これを流れるガスを外部に排出する排出流路Ｌ３が設けられている。この排出流路Ｌ３には、パージバルブ１５が設けられており、このパージバルブ１５の開き量を調整することにより、排出流路Ｌ３を介して外部に排出される窒素量を調整することができる。また、排出流路Ｌ３には、水素希釈装置１６が設けられており、窒素を排出する際に同時に排出される水素は、この水素希釈装置１６によって、車外へ放出する前に空気と混ぜ合わされて希釈される。パージバルブ１５は、その開き量がコントローラ４０によって適宜制御される。これにより、燃料極および水素循環流路Ｌ２内に存在する窒素量が、発電性能および循環性能を維持できるように管理される。
By the way, in the case of using air as the oxidant gas, since impurities in the air permeate from the oxidant electrode to the fuel electrode, the impurities in the hydrogen circulation passage L2 including the fuel electrode increase and the hydrogen partial pressure decreases. Tend to. Here, the impurity is a non-fuel gas component other than hydrogen which is a fuel gas, and can be typically exemplified by nitrogen (hereinafter, in this embodiment, description will be made using nitrogen as an impurity for convenience). If the amount of nitrogen increases too much, the output from the fuel cell stack 1 may decrease, or hydrogen may not be circulated by the
空気系において、酸化剤ガスである空気は、例えば、大気がコンプレッサ２０によって取り込まれるとともに加圧され、加圧された空気は、空気供給流路Ｌ４を介して燃料電池スタック１に供給される。この空気供給流路Ｌ４には、加湿装置（図示せず）が設けられており、燃料電池スタック１に供給される空気は、燃料電池スタック１の発電性能を低下させない程度に加湿される。燃料電池スタック１からの排出ガス（酸素が消費された空気）は、空気排出流路Ｌ５を介して外部に排出される。この空気排出流路Ｌ５には、空気調圧バルブ２１が設けられている。
In the air system, for example, the air that is an oxidant gas is pressurized while the atmosphere is taken in by the
ここで、コンプレッサ２０および空気調圧バルブ２１は、燃料電池スタック１の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段として機能しており、その稼働状態は、コントローラ４０によって制御される。なお、本実施形態では、一例として、コンプレッサ２０の稼働状態、すなわち、その回転数を制御することにより、空気の供給量を変更する手法について説明する。
Here, the
冷却系は、燃料電池スタック１を冷却する冷却水が循環する閉ループ状の冷却流路Ｌ６を有しており、この冷却流路Ｌ６には、冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ３１が設けられている。この冷却水循環ポンプ３１を動作させることにより、冷却流路Ｌ６内の冷却水が循環する。また、冷却流路Ｌ６には、ラジエータ３２と、このラジエータ３２を送風するファン３３が設けられている。燃料電池スタック１の冷却によって温度が上昇した冷却水は、冷却流路Ｌ６を経由して、ラジエータ３２に流れ、ラジエータ３２によって冷却される。冷却された冷却水は、燃料電池スタック１に供給される。冷却流路Ｌ６は、燃料電池スタック１内においてその流路が細かく分岐しており、これにより、燃料電池スタック１は、その内部が全体に亘って冷却されるようになっている。冷却水循環ポンプ３１およびファン３３の駆動量は、燃料電池スタック１から排出される冷却水温度に基づいて、コントローラ４０によって制御される。
The cooling system has a closed loop cooling flow path L6 through which cooling water for cooling the fuel cell stack 1 circulates, and a cooling
燃料電池スタック１には、パワーマネージャ（電力取出手段）２が接続されている。このパワーマネージャ２は、コントローラ４０によって制御され、燃料電池スタック１から電力を取り出して、この取り出した電力を、車両を駆動する電動モータ３に供給する。
A power manager (power extraction means) 2 is connected to the fuel cell stack 1. The
パワーマネージャ２および電動モータ３には、二次電池（蓄電手段）４が接続されており、この二次電池４は、次に示すような機能を担っている。第１に、燃料電池スタック１で発電を行うために動作させる種々の補機（例えば、水素循環ポンプ１４やコンプレッサ２０）に対して、それを駆動するために必要な電力を供給する。第２に、システムに要求される電力（要求電力）に対し、燃料電池スタック１における発電電力が不足する場合、不足分の電力を電動モータ３に供給する。第３に、燃料電池スタック１の発電電力が要求電力に対して余剰となった場合、余剰分の電力を蓄電し、また、電動モータ３の回生電力を蓄電する。
A secondary battery (power storage means) 4 is connected to the
コントローラ４０は、システム全体を制御する機能を担っており、制御プログラムに従ってシステムの各部を制御することにより、燃料電池スタック１の運転状態を制御する。コントローラ４０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。このコントローラ４０は、システムの状態に基づいて、各種の演算を行い、この演算結果を制御出力として各種のアクチュエータ（図示せず）に出力し、水素調圧バルブ１３、水素循環ポンプ１４、パージバルブ１５、コンプレッサ２０、空気調圧バルブ２１、冷却水循環ポンプ３１、ファン３３、パワーマネージャ２といった種々の要素を制御する。また、コントローラ４０には、システムの状態を検出するために、各種のセンサなどの信号が制御入力として入力されている。
The
水素圧力センサ１７は、燃料電池スタック１の燃料極に供給される水素圧力を検出するセンサである。空気圧力センサ２２は、燃料電池スタック１の酸化剤極に供給される空気圧力を検出するセンサである。空気流量センサ２３は、燃料電池スタック１の酸化剤極に供給される空気流量を検出するセンサである。冷却水温度センサ３４は、燃料電池スタック１から排出される冷却水温度を検出するセンサである。電圧センサ６は、燃料電池スタック１における電圧、具体的には、最小の発電要素である単セル毎に、或いは、隣接する複数の単セルのセット毎に、その電圧をそれぞれ検出する。車速センサ７は、車両の車輪速または電動モータ３の回転数などから車両の車速を検出するセンサである。アクセル開度センサ８は、ドライバによるアクセルペダルの操作量（アクセル操作量）を検出し、これをドライバの加速要求量として検出するセンサである。
The
また、コントローラ４０には、電動モータ３から、自身で消費する電力が送信されており、また、バッテリコントローラ５から、二次電池４の蓄電残量および二次電池４が出力可能電力を含むバッテリ情報が送信されている。さらに、コンプレッサ２０からは、自身で消費する電力がコントローラ４０に送信され、パワーマネージャ２からは、電力取出制御を行うために、燃料電池スタック１から取り出す電流である取出電流が送信されている。
In addition, the electric power consumed by itself is transmitted from the electric motor 3 to the
図２は、コントローラ４０の構成を機能的に示すブロック図である。コントローラ４０は、これを機能的に捉えた場合、制御手段として機能する統合制御部４１、ガス供給系制御部４２、取出電流系制御部４３および動作決定部４４と、モード切替部（モード切替手段）４５とを有している。コントローラ４０は、その機能を実行するために、車速センサ７によって検出される車速Ｖｃ、アクセル開度センサ８によって検出されるアクセル操作量Ａｃ、バッテリコントローラ５から送信されるバッテリ情報Ｂｉを参照する。また、コントローラ４０は、各制御部４１〜４３における演算結果の情報（以下「統合演算情報」という）Ｖic、および、燃料電池スタック１に関する種々の検出値（以下「スタック検出情報」という）Ｄfcも参照する。ここで、スタック検出情報Ｄfcは、水素圧力センサ１７による水素圧力、空気圧力センサ２２による空気圧力、空気流量センサ２３による空気流量、冷却水温度センサ３４による冷却水温度、電圧センサ６による電圧などである。
FIG. 2 is a block diagram functionally showing the configuration of the
統合制御部４１は、単一の目標発電電力Ｐstを決定した上で、この目標発電電力Ｐstに基づいて、燃料電池スタック１に対するガス供給、および、燃料電池スタック１からの電流取出を統合的に制御する。この統合制御部４１は、発電電力決定部４１ａと、取出電流決定部４１ｂと、弁開度決定部４１ｃと、回転数決定部４１ｄとで構成されている。
The
発電電力決定部４１ａは、車速Ｖｃ、アクセル操作量Ａｃ、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、燃料電池スタック１において発電する電力の目標値である目標発電電力Ｐstを決定する。取出電流決定部４１ｂは、目標発電電力Ｐstに基づいて、燃料電池スタック１から取り出す電流の目標値である目標取出電流Ａｔを決定する。弁開度決定部４１ｃは、目標発電電力Ｐstに基づいて、燃料電池スタック１に対する水素の目標供給量（流量）および目標圧力を決定し、これに基づいて、水素調圧バルブ１３の開度の目標値である目標開度Ｏhtを決定する。回転数決定部４１ｄは、目標発電電力Ｐstに基づいて、燃料電池スタック１に対する空気の目標供給量（流量）および目標圧力を決定し、これに基づいて、コンプレッサ２０の回転数の目標値である目標回転数Ｒatを決定する。
Based on the vehicle speed Vc, the accelerator operation amount Ac, and the battery information Bi, the generated
ガス供給系制御部４２は、燃料電池スタック１に対するガス供給のみを個別的に制御する。このガス供給系制御部４２は、発電電力決定部４２ａと、弁開度決定部４２ｂと、回転数決定部４２ｃとで構成されている。
The gas supply
発電電力決定部４２ａは、車速Ｖｃ、アクセル操作量Ａｃ、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、第１の目標発電電力Ｐ1tを決定する。弁開度決定部４２ｂは、第１の目標発電電力Ｐ1tに基づいて、燃料電池スタック１に対する水素の目標供給量（流量）および目標圧力を決定し、これに基づいて、水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtを決定する。回転数決定部４１ｄは、第１の目標発電電力Ｐ1tに基づいて、燃料電池スタック１に対する空気の目標供給量（流量）および目標圧力を決定し、これに基づいて、コンプレッサ２０の目標回転数Ｒatを決定する。
The generated
取出電流系制御部４３は、燃料電池スタック１からの電流取出のみを個別的に制御する機能を担っている。この取出電流系制御部４３は、発電電力決定部４３ａと、取出電流決定部４３ｂとで構成されている。
The extraction current
発電電力決定部４２ａは、車速Ｖｃ、アクセル操作量Ａｃ、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、第２の目標発電電力Ｐ2tを決定する。取出電流決定部４１ｂは、第２の目標発電電力Ｐ2tに基づいて、燃料電池スタック１からの目標取出電流Ａｔを決定する。
The generated
動作決定部４４は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃ、バッテリ情報Ｂｉ、統合演算情報Ｖic、および、スタック検出情報Ｄfcに基づいて、統合制御部４１を使用して制御を行う状況であるのか、すなわち、統合制御モードを使用する状況であるのか、それとも、ガス供給系制御部４２および取出電流系制御部４３をそれぞれ使用して制御を行う状況であるのか、すなわち、個別制御モードを使用する状況であるのか決定する（制御モードの決定）。また、動作決定部４４は、個別制御モードを使用する状況である場合には、ガス供給系制御部４２と、取出電流系制御部４３とを使用するタイミングをそれぞれ決定する。動作決定部４４は、後述する運転モードが通常発電モードの場合には、統合制御モードを使用し、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わるシーンにおいて個別制御モードを使用し、その後、個別制御モードから前記統合制御モードへ移行する。
The
モード切替部４５は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃ、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、燃料電池スタック１の運転モードを、通常発電モードと発電休止モードとで切り替える。通常発電モードは、車両（具体的には、電動モータ３）への電力供給を燃料電池スタック１によって発電された電力から行うモードであり、一方、発電休止モードは、燃料電池スタック１の発電を休止して車両への電力供給を二次電池４に蓄えられた電力から行うモードである。モード切替部４５は、通常時は、運転モードとして通常発電モードを選択しており、反応ガス（空気および水素）を供給して、要求電力に応じた発電を燃料電池スタック１において行う。モード切替部４５は、発電休止を許可した場合に、運転モードを通常発電モードから発電休止モードに切り替える。モード切替部４５は、運転モードを発電休止モードに設定した場合には、反応ガス（空気および水素）の供給を停止して、燃料電池スタック１による発電を休止する。
The
図３は、本発明の実施形態にかかる運転モードの設定処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定周期で呼び出され、コントローラ４０、具体的には、モード切替部４５を主体に実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of operation mode setting processing according to the embodiment of the present invention. The processing shown in this flowchart is called at a predetermined cycle, and is executed mainly by the
まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、アクセル操作量Ａｃが、判定アクセル操作量Ａｃth以下であるか否かが判定される。この判定アクセル操作量Ａｃthは、ドライバがアクセルペダルを踏み込んでいるのか、それとも踏み込んでいないのかを判定するための値であり、実験やシミュレーションを通じてその最適値が予め設定されている（例えば、Ａｃth＝０）。このステップ１０において肯定判定された場合、すなわち、アクセル操作量Ａｃが判定アクセル操作量Ａｃth以下である場合には（Ａｃ≦Ａｃth）、ステップ１１（Ｓ１１）に進む。一方、ステップ１０において否定判定された場合、すなわち、アクセル操作量Ａｃが判定アクセル操作量Ａｃthよりも大きい場合には（Ａｃ＞Ａｃth）、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。
First, in step 10 (S10), it is determined whether or not the accelerator operation amount Ac is equal to or less than the determination accelerator operation amount Acth. The determination accelerator operation amount Acth is a value for determining whether the driver is depressing or not depressing the accelerator pedal, and an optimal value is set in advance through experiments and simulations (for example, Acth = 0). When an affirmative determination is made in
ステップ１１において、車速Ｖｃが判定車速Ｖｃth以下であるか否かが判断される。この判定車速Ｖｃthは、燃料電池スタック１の発電を停止しても差し支えない程度に車速が低下しているか否かを判定するための値であり、実験やシミュレーションを通じてその最適値が予め設定されている（例えば、Ｖｃth＝２０ｋｍ／ｈ）。このステップ１１において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖｃが車速判定値Ｖｃth以下である場合には（Ｖｃ≦Ｖｃth）、ステップ１２（Ｓ１２）に進む。一方、ステップ１１において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖｃが車速判定値Ｖｃthよりも大きい場合には（Ｖｃ＞Ｖｃth）、ステップ１３に進む。
In
ステップ１２において、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、二次電池４の残量（バッテリ残量）が充分に存在するか否かが判定される。具体的には、燃料電池スタック１の発電を１分以上継続して停止するために必要な蓄電残量、かつ、出力可能電力が所定の電力閾値以上であるか否かが判断される。このステップ１２において肯定判定された場合、すなわち、バッテリ残量が充分に存在する場合には、後述するステップ１５（Ｓ１５）に進む。一方、ステップ１２において否定判定された場合、すなわち、バッテリ残量が充分に存在しない場合には、ステップ１３に進む。 In step 12, it is determined whether or not the remaining amount of the secondary battery 4 (remaining battery amount) exists sufficiently based on the battery information Bi. Specifically, it is determined whether or not the remaining amount of electricity necessary for continuously stopping the power generation of the fuel cell stack 1 for one minute or more and whether or not the output power is equal to or greater than a predetermined power threshold value. If the determination in step 12 is affirmative, that is, if the remaining battery level is sufficient, the process proceeds to step 15 (S15) described later. On the other hand, if a negative determination is made in step 12, that is, if the remaining battery level is not sufficient, the process proceeds to step 13.
ステップ１３において、モード切替部４５は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃおよびバッテリ残量のいずれかのパラメータが判定条件を具備していないことを条件として、運転モードを通常発電モードに設定する。
In
ステップ１４（Ｓ１４）において、動作決定部４４は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃおよびバッテリ残量のいずれかのパラメータがモード切替部４５における判定条件を具備していないことを条件として、制御モードとして統合制御モードを開始（継続）する。すなわち、このステップ１４の処理以降は、燃料電池スタック１に対するガス供給および燃料電池スタック１からの電流取出は統合制御部４１によって制御される。
In step 14 (S14), the
これに対して、ステップ１５において、モード切替部４５は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃおよびバッテリ残量のすべてのパラメータが判定条件を具備していることを条件として、燃料電池スタック１による発電停止を許可する（発電停止許可）。
On the other hand, in
ステップ１６（Ｓ１６）において、動作決定部４４は、アクセル操作量Ａｃ、車速Ｖｃおよびバッテリ残量のすべてのパラメータがモード切替部４５における判定条件を具備していることを条件として、制御モードとして個別制御モードを開始する。すなわち、このステップ１４の処理以降は、燃料電池スタック１に対するガス供給はガス供給系制御部４２によって制御され、燃料電池スタック１からの電流取出は取出電流系制御部４３によって制御される。
In step 16 (S16), the
ステップ１７（Ｓ１７）において、モード切替部４５は、運転モードを発電休止モードに設定する。
In step 17 (S17), the
以下、統合制御モードについて説明する。図４は、統合制御モードの処理概念を示す説明図である。発電電力決定部４１ａは、バッテリ情報Ｂｉである二次電池４の出力可能電力と、アクセル操作量Ａｃと、車速Ｖｃとに基づいて、電動モータ３の目標トルクを計算し、この目標トルクと、電動モータ３の実回転数とに基づいて、燃料電池スタック１における目標発電電力Ｐstを決定する。
Hereinafter, the integrated control mode will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing concept of the integrated control mode. The generated
具体的には、ある車重、形状の車両が所定車速で走行している状態において、運転者がアクセルペダルを踏み込んだと仮定し、そのケースにおいて所望とする車速の変化率（加速度）と運転者が感じる加速感とを予め設計しておくことにより、アクセル操作量Ａｃと、車速Ｖｃとに基づいて、電動モータ３の目標トルクを計算することができる。電動モータ３の目標トルクと、電動モータ３の実回転数に基づいて、電動モータ３の予想消費電力、すなわち、目標発電電力が計算できる。 Specifically, it is assumed that the driver depresses the accelerator pedal while a vehicle of a certain weight and shape is traveling at a predetermined vehicle speed, and the vehicle speed change rate (acceleration) and driving desired in that case are assumed. By designing the acceleration feeling felt by the user in advance, the target torque of the electric motor 3 can be calculated based on the accelerator operation amount Ac and the vehicle speed Vc. Based on the target torque of the electric motor 3 and the actual rotational speed of the electric motor 3, the expected power consumption of the electric motor 3, that is, the target generated power can be calculated.
ここで、燃料電池スタック１の応答性を考慮しないで電動モータ３の目標トルクを決定した場合には、燃料電池スタック１の応答遅れにより、二次電池４からの出力電力が増大してしまう可能性がある。この場合、過放電が発生し、二次電池４を劣化させることにもなりかねない。よって、図４（ｃ）に示すように、加速力を実現するために必要な電力Ｐｗ（実線）を前提として、燃料電池スタック１の応答性、二次電池４の出力可能電力（ハッチング領域）を考慮して、電動モータ３の目標トルクを決定し、これにより、燃料電池の目標発電電力Ｐstを決定する。 Here, when the target torque of the electric motor 3 is determined without considering the responsiveness of the fuel cell stack 1, the output power from the secondary battery 4 may increase due to the response delay of the fuel cell stack 1. There is sex. In this case, overdischarge occurs and the secondary battery 4 may be deteriorated. Therefore, as shown in FIG. 4C, on the premise of the electric power Pw (solid line) necessary for realizing the accelerating force, the responsiveness of the fuel cell stack 1 and the output possible power of the secondary battery 4 (hatching region) In consideration of the above, the target torque of the electric motor 3 is determined, and thereby the target generated power Pst of the fuel cell is determined.
図５は、統合制御部４１における取出電流決定部４１ｂ、弁開度決定部４１ｃおよび回転数決定部４１ｄの演算処理を示す説明図である。弁開度決定部４１ｃは、目標発電電力にＰstに基づいて、この目標発電電力Ｐstを発電するために必要な燃料電池スタック１への水素供給量および燃料電池スタック１における水素圧力を決定する。そして、この水素供給量および水素圧力に基づいて、これを実現するために必要な水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtが決定される。回転数決定部４１ｄは、目標発電電力にＰstに基づいて、この目標発電電力Ｐstを発電するために必要な燃料電池スタック１への空気供給量および燃料電池スタック１における空気圧力を決定する。そして、この空気供給量および空気圧力に基づいて、これを実現するために必要なコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatが決定される。取出電流決定部４１ｂは、目標発電電力Ｐstに基づいて、パワーマネージャ２の目標取出電流Ａｔを決定する。これらの制御パラメータ、すなわち、水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏht、コンプレッサ２０の目標回転数Ｒatおよびパワーマネージャ２の目標取出電流Ａｔが決定されると、水素調圧バルブ１３、コンプレッサ２０およびパワーマネージャ２が制御パラメータに従って制御され、燃料電池スタック１への水素および空気の供給と、燃料電池スタック１から電流取出が行われる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing calculation processing of the extraction
以下、個別制御モードについて説明する。図６は、第１の実施形態にかかる個別制御モードの処理手順を示すフローチャートである。図７は、第１および第２の目標発電電力Ｐ1t，Ｐ2tの説明図である。図６のフローチャートに示す処理は、運転モードとしての発電休止モードの開始にともない、コントローラ４０、具体的には、動作決定部４４を主体に実行される。
Hereinafter, the individual control mode will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of the individual control mode according to the first embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram of the first and second target generated powers P1t and P2t. The process shown in the flowchart of FIG. 6 is executed mainly by the
まず、ステップ２０（Ｓ２０）において、動作決定部４４は、アクセル操作量Ａｃに基づいて、アクセルペダルの操作量が増加したか否かを判定する。このステップ２０において肯定判定された場合、すなわち、アクセルペダルの操作量が増加した場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。一方、ステップ２０において否定判定された場合、すなわち、アクセルペダルの操作量が増加していない場合には、所定時間後に同様の判定を行う。
First, in step 20 (S20), the
ステップ２１において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２に対して、燃料電池スタック１へのガス供給に関する演算処理を開始させる。これにともない、ガス供給系制御部４２の発電電力決定部４２ａは、バッテリ情報Ｂｉである二次電池４の出力可能電力と、アクセル操作量Ａｃと、車速Ｖｃとに基づいて、電動モータ３の目標トルクを計算し、この目標トルクと、電動モータ３の実回転数とに基づいて、第１の目標発電電力Ｐ1tを決定する。
In
個別制御モード時には、運転モードとして発電休止モードが開始されている。そのため、アクセル操作に応じて、燃料電池スタック１による発電を開始させたとしても、その応答には遅れが生じてしまう。そこで、二次電池４の蓄電量が多く、かつ、出力可能電力が高い場合に、発電休止モードを行うことにより、発電休止モードであっても、加速時と同じ応答性を確保しつつ、発電を停止することにより、燃費性能を上げることが可能となる。 In the individual control mode, the power generation suspension mode is started as the operation mode. Therefore, even if the power generation by the fuel cell stack 1 is started according to the accelerator operation, the response is delayed. Therefore, when the amount of power stored in the secondary battery 4 is large and the output power is high, by performing the power generation suspension mode, even in the power generation suspension mode, while maintaining the same responsiveness as during acceleration, By stopping the operation, the fuel efficiency can be improved.
しかしながら、発電休止モードを前提として二次電池４の出力可能電力が高いこと、および、燃料電池スタック１の応答性を考慮して、燃料電池スタック１の目標発電電力を演算した場合には、コンプレッサ２０、水素調圧バルブ１３の稼働開始が遅れてしまう。そのため、発電電力の応答性は、統合制御部４１におけるそれと変わらなくなる。そこで、発電電力決定部４２ａは、発電休止モードを前提とした二次電池４の出力可能電力の増加分は考慮せずに、目標発電電力を決定し、これを第１の目標発電電力Ｐ1tとする。換言すれば、ガス供給系制御部４２の発電電力決定部４２ａは、統合制御部４１の発電電力決定部４１ａよりも早い応答性となるように、すなわち、統合制御モードよりも個別制御モードの方が早い応答性となるように第１の目標発電電力Ｐ1tを決定する。
However, if the target output power of the fuel cell stack 1 is calculated in consideration of the high output possible power of the secondary battery 4 and the responsiveness of the fuel cell stack 1 on the premise of the power generation halt mode, the
ガス供給系制御部４２において、弁開度決定部４２ｂは、統合制御部４１の弁開度決定部４１ｃと同様に、第１の目標発電電力にＰ1tに基づいて、この第１の目標発電電力Ｐ1tを発電するために必要な燃料電池スタック１への水素供給量および燃料電池スタック１における水素圧力を決定する。そして、この水素供給量および水素圧力に基づいて、これを実現するために必要な水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtが決定される。また、回転数決定部４２ｃは、統合制御部４１の回転数決定部４１ｄと同様に、第１の目標発電電力にＰ1tに基づいて、この第１の目標発電電力Ｐ1tを発電するために必要な燃料電池スタック１への空気供給量および燃料電池スタック１における空気圧力を決定する。そして、この空気供給量および空気圧力に基づいて、これを実現するために必要なコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatが決定される。これらの制御パラメータ、すなわち、水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtおよびコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatが決定されると、水素調圧バルブ１３、コンプレッサ２０が制御パラメータに従って制御され、燃料電池スタック１への水素および空気の供給が行われる。
In the gas supply
ステップ２２（Ｓ２２）において、動作決定部４４は、アクセル操作量Ａｃに基づいて、アクセルペダルの操作量が減少したか否かを判定する。このステップ２２において肯定判定された場合、すなわち、アクセルペダルの操作量が減少した場合には、ステップ２３（Ｓ２３）に進む。一方、ステップ２２において否定判定された場合、すなわち、アクセルペダルの操作量が減少していない場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。
In step 22 (S22), the
ステップ２３（Ｓ２３）において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２に対して、燃料電池スタック１へのガス供給に関する演算処理を停止させる。これにともない、ガス供給系制御部４２（具体的には、弁開度決定部４２ｂおよび回転数決定部４２ｃ）は、燃料電池スタック１への水素および空気の供給を停止するよう、水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtおよびコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatを設定した上で、ステップ２０の処理に進む。
In step 23 (S23), the
ステップ２４（Ｓ２４）において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２における第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1th以下であるか否かを判断する。この判定電力Ｐ1thは、発電休止モードから通常発電モードへの切り替えを判断するための電力判定値であり、実験やシミュレーションを通じてその最適値が予め設定されている。このステップ２４において肯定判定された場合、すなわち、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1th以下である場合には、ステップ２５（Ｓ２５）に進む。一方、ステップ２４において否定判定された場合、すなわち、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1thよりも大きい場合には、後述するステップ２７（Ｓ２７）に進む。
In step 24 (S24), the
ステップ２５において、動作決定部４４は、車速Ｖｃが判定車速Ｖｃth以下であるか否かを判定する。この判定は、モード切替部４５によって実行される、図３のステップ１１に示す処理と同様である。このステップ２５において肯定判定された場合、すなわち、車速Ｖｃが車速判定値Ｖｃth以下である場合には（Ｖｃ≦Ｖｃth）、ステップ２６（Ｓ２６）に進む。一方、ステップ２５において否定判定された場合、すなわち、車速Ｖｃが車速判定値Ｖｃthよりも大きい場合には（Ｖｃ＞Ｖｃth）、ステップ２７に進む。
In step 25, the
ステップ２６において、動作決定部４４は、バッテリ情報Ｂｉに基づいて、二次電池４の残量（バッテリ残量）が充分に存在するか否かを判定する。この判定は、モード切替部４５によって実行される、図３のステップ１２に示す処理と同様である。このステップ２６において肯定判定された場合、すなわち、バッテリ残量が充分に存在する場合には、上述したステップ２２に進む。一方、ステップ２６において否定判定された場合、すなわち、バッテリ残量が充分に存在しない場合には、ステップ２７に進む。
In step 26, the
ステップ２７において、動作決定部４４は、第１の目標発電電力Ｐ1t、車速Ｖｃおよびバッテリ残量のいずれかのパラメータが判定条件を具備していない場合には、電力が不足する状態になった、すなわち、モード切替部４５において運転モードが発電休止モードから通常発電モードへ切り替わったと判断して、取出電流系制御部４３に対して、燃料電池スタック１からの取出電流に関する演算処理を開始させる。これにともない、取出電流系制御部４３において、発電電力決定部４３ａは、統合制御部４１の発電電力決定部４１ａと同様の観点から、バッテリ情報Ｂｉである二次電池４の出力可能電力と、アクセル操作量Ａｃと、車速Ｖｃとに基づいて、電動モータ３の目標トルクを計算し、この目標トルクと、電動モータ３の実回転数とに基づいて、第２の目標発電電力Ｐ2tを決定する。ただし、この第２の目標発電電力Ｐ2tは、統合制御部４１の発電電力決定部４１ａによって決定される目標発電電力Ｐstよりも発電応答性が早く設定されている。
In
ステップ２８（Ｓ２８）において、動作決定部４４は、制御モードを個別制御モードから統合制御モードへ切り替え可能か否かを判定する。具体的には、動作決定部４４は、統合演算情報Ｖicおよびスタック検出情報Ｄfcを参照し、統合制御部４１において演算されている目標取出電流Ａｔ、水素の目標圧力、空気の目標流量および目標圧力が、実際の検出値に近づいたか否かを判定する。このステップ２８において肯定判定された場合には、ステップ２９（Ｓ２９）に進む。一方、ステップ２８において否定判定された場合には、所定時間後に同様の判定を行う。
In step 28 (S28), the
ステップ２９（Ｓ２９）において、動作決定部４４は、制御モードとして個別制御モードから統合制御モードへ移行する。具体的には、動作決定部４４は、制御の主体を、ガス供給系制御部４２および取出電流系制御部４３から統合制御部４１に一括で切り替える。ただし、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２と取出電流系制御部４３とを個別で統合制御部４１に個別に切り替えてもよい。
In step 29 (S29), the
このように本実施形態によれば、コントローラ４０は、統合制御部４１、ガス供給系制御部４２、取出電流系制御部４３および動作決定部４４を備えることにより、統合制御モードと、個別制御モードとを切り替え可能な制御モードとして実行することができる。制御モードとして個別制御モードを使用した場合には、燃料ガス供給手段（本実施形態では、水素調圧バルブ１３）および酸化剤ガス供給手段（本実施形態では、コンプレッサ２０）を含むガス供給手段の稼働状態と、電力取出手段（本実施形態では、パワーマネージャ２）の稼働状態とを個別に制御することができる。そのため、水素および空気を含むガス供給と、電流取出とを個別に制御することができるので、電流取出に対してガス供給が不足するといった事態を抑制することができ、発電電力の応答性の向上を図ることができる。また、ガス供給と電流取出とを個別的に制御するのみであるので、部品の大型化やコストアップをともなうことなく、燃料電池スタック１の発電電力の応答性の向上を図ることができる。さらに、個別制御モードに加えて、統合制御モードも使用しているので、個別制御モードを使用する以外は統合制御モードを使用することにより、ガス供給と電流取出とを演算するための目標発電電力の演算を共用することができる。これにより、演算負荷の増加を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、コントローラ４０は、モード切替部４５を備えている。コントローラ４０は、運転モードが通常発電モードの場合には、統合制御モードを使用し、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わるシーンにおいて個別制御モードを使用し、その後、個別制御モードから統合制御モードに移行する。発電休止モードでは、燃料電池スタック１の発電が休止されているため、発電要求があった場合には、発電再開に時間がかかり、通常発電モード時と比較して発電応答性が悪くなるという問題がある。この点、本実施形態によれば、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わるシーンにおいて個別制御モードを使用することで、ガス供給と、電流取出とを個別に制御することができる。そのため、電流取出に対してガス供給が不足するといった事態を抑制することができ、発電電力の応答性の向上を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態では、個別制御モードにおいて、ガス供給手段の稼働状態が先行して制御され、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わることを判断した場合に、電力取出手段の稼働状態の制御が開始される。これにより、運転モードが通常発電モードに切り替わる前からガス供給を行うことができる。これにより、電流取出に先立ってガス供給を行うことができるので、電流取出に対してガス供給が不足し、応答性が悪化するといった事態を抑制することができる。 In the present embodiment, in the individual control mode, when the operation state of the gas supply unit is controlled in advance and it is determined that the operation mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode, the operation state of the power extraction unit Control is started. Thereby, gas supply can be performed before the operation mode is switched to the normal power generation mode. Thereby, since gas supply can be performed prior to current extraction, it is possible to suppress a situation in which gas supply is insufficient with respect to current extraction and responsiveness deteriorates.
また、本実施形態において、コントローラ４０は、目標発電電力に対する燃料ガス供給手段の稼働状態、目標発電電力に対する酸化剤ガス供給手段の稼働状態、および、目標発電電力に対する電力取出手段の稼働状態を、統合制御モードと個別制御モードとでそれぞれ対応する演算にて行う。これにより、統合制御モードと個別制御モードとにおいて、個々の稼働状態に関する演算を共通化することができる。これにより、演算負荷の増加を抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、コントローラ４０は、個別制御モードにおいて、電力取出手段の稼働状態よりもガス供給手段稼働状態の方が早い応答性となるように目標発電電力をそれぞれ決定する。これにより、電流取出に先立ってガス供給を行うことができるので、電流取出に対してガス供給が不足し、発電電力の応答性が悪化するといった事態を抑制することができる。
In the present embodiment, the
（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態にかかるガス供給系制御部４２の弁開度決定部４２ｂおよび回転数決定部４２ｃの演算処理を示す説明図である。第２の実施形態に係る燃料電池システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は、ガス供給系制御部４２における処理内容である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing calculation processing of the valve opening
具体的には、ガス供給系制御部４２において、弁開度決定部４２ｂは、以下の通り水素調圧バルブ１３の目標開度を決定する。弁開度決定部４２ｂは、発電電力決定部４２ａにおいて決定される第１の目標発電電力Ｐ1tに基づいて、必要な水素供給量および水素圧力を決定し、これに基づいて水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏhtを演算する。ここで、第１の目標発電電力Ｐ1tが小さいケースでは、水素の目標圧力が小さい値として演算され、これに応じた目標開度Ｏhtが算出される。この際、演算された目標開度Ｏhtから、供給される水素量を演算し、この水素量が供給されたことによる水素系内の圧力上昇値を演算する。この演算結果が、電解質膜にかかる圧力の耐圧値、或いは、水素系内圧力と大気圧との差圧の耐圧値より小さい場合には、耐圧値の範囲内で供給量が増加するように目標開度Ｏhtを補正し、補正目標開度Ｏhtaを算出する。この補正目標開度Ｏhtaを用いることにより、水素供給量をより増加させることができる。ここで、耐圧値が大きい場合には、水素調圧バルブ１３の全開開度の上限範囲内で目標開度Ｏhtを補正することができる。なお、目標開度Ｏhtを演算する際に、耐圧値を使って演算することにしてもよい。
Specifically, in the gas supply
また、ガス供給系制御部４２において、回転数決定部４２ｃも、弁開度決定部４２ｂと同様に、第１の目標発電電力Ｐ1tに基づいて算出されるコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatを補正し、補正目標回転数Ｒataを算出する。この補正目標回転数Ｒataを用いることにより、空気供給量をより増加させることができる。なお、補正手法の詳細については、弁開度決定部４２ｂと同様であり、その説明は省略する。また、耐圧値が大きい場合には、コンプレッサ２０の最大回転数の上限範囲内で目標回転数Ｒatを補正することができる。
Further, in the gas supply
そして、この補正目標開度Ｏhtaおよび補正目標回転数Ｒatに基づいて、水素調圧バルブ１３、コンプレッサ２０が制御され、燃料電池スタック１への水素および空気の供給が行われる。
Based on the corrected target opening degree Ohta and the corrected target rotational speed Rat, the hydrogen
このように本実施形態において、コントローラ４０は、個別制御モードにおいて、目標発電電力Ｐ1tに基づいて決定される燃料ガス供給手段（本実施形態では、水素調圧バルブ１３）の稼働状態を、システムに許容される耐圧の範囲を上限として、水素の供給量が増加するように補正している。これにより、水素供給量を多く設定することができるので、発電電力の応答性の向上を図ることができる。なお、このような作用・効果は、酸化剤ガス供給手段（本実施形態では、コンプレッサ２０）についても同様に適用することができる。この場合、空気供給量を多く設定することができるので、発電電力の応答性の向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, in the individual control mode, the
また、コントローラ４０は、個別制御モードにおいて、目標発電電力Ｐ1tに基づいて決定される燃料ガス供給手段の稼働状態を、システムに許容される最大稼働状態を上限として、燃料ガスの供給量が増加するように補正してもよい。これにより、水素供給量を多く設定することができるので、発電電力の応答性の向上を図ることができる。なお、このような作用・効果は、酸化剤ガス供給手段（本実施形態では、コンプレッサ２０）についても同様に適用することができる。この場合、空気供給量を多く設定することができるので、発電電力の応答性の向上を図ることができる。
In the individual control mode, the
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態にかかる個別制御モードの処理手順を示すフローチャートである。第３の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１または第２の実施形態のそれと相違する点は、個別制御モードの処理内容である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a flowchart illustrating the processing procedure of the individual control mode according to the third embodiment. The fuel cell system according to the third embodiment is different from that of the first or second embodiment in the processing contents of the individual control mode. In addition, the description which overlaps with embodiment mentioned above shall be abbreviate | omitted, and demonstrates below centering on difference.
ステップ２１において、動作決定部４４が、ガス供給系制御部４２に対して燃料電池スタック１へのガス供給に関する演算処理を開始させると、ガス供給系制御部４２の演算処理に応じて、燃料電池スタック１には水素および空気の供給が行われる。ただし、ステップ２４から２６の全てにおいて肯定判定された場合、すなわち、発電休止モードを継続する場合には、水素および空気の供給は継続されるが、燃料電池スタック１から電流が取り出されないという燃費の悪い状態が継続される。そこで、ステップ３１（Ｓ３１）において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２において演算される水素および空気の供給量が、燃費の悪化を判定する判定値以上であるか否かを判定する。このステップ３１において肯定判定された場合には、ステップ３２（Ｓ３２）に進む。一方、ステップ３２において否定判定された場合には、ステップ３２の処理をスキップして、ステップ２２に進む。
In
ステップ３２において、動作決定部４４は、取出電流系制御部４３に対して、目標取出電流Ａｔを固定値に設定させる。この目標取出電流Ａｔを大きく設定できるときほど、水素および空気の供給量を大きく設定することができる。この際に取り出された電力は、主に二次電池４へ蓄える必要がある。そのため、図１０に示すように、水素調圧バルブ１３の目標開度Ｏht、および、コンプレッサ２０の目標回転数Ｒatは、バッテリ情報Ｂｉである蓄電残量に基づいて補正される。そして、この補正目標開度Ｏhtaおよび補正目標回転数Ｒatに基づいて、水素調圧バルブ１３、コンプレッサ２０が制御され、燃料電池スタック１への水素および空気の供給が行われる。
In
一方、ステップ２３に続くステップ３０（Ｓ３０）において、動作決定部４４は、取出電流系制御部４３に対して、目標取出電流Ａｔの設定を解除させ、燃料電池スタック１から電流の取り出しを停止する。
On the other hand, in step 30 (S30) following
このように本実施形態において、コントローラ４０は、個別制御モードにおいて、二次電池４における蓄電可能電力が大きい程、ガス供給手段の稼働状態を、燃料ガスの供給量が増加するように、および、酸化剤ガスの供給量が増加するように補正する。かかる構成によれば、ガス供給量を増加させることができるので、取出電流に対してガス供給が不足し、応答性が悪化するといった事態を抑制することができるとともに、二次電池４への蓄電可能電力に応じて、ガス供給量を増加させることができるので、発電した電力を有効に二次電池４に回収することができるので、燃費の悪化を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, in the individual control mode, the
また、ガス供給手段の稼働状態が判定状態以上に大きくなった場合に、電力取出手段の稼働状態を決定することにより、発電した電力を有効に二次電池４に回収することができるので、燃費の悪化を抑制することができる。 In addition, when the operating state of the gas supply unit becomes larger than the determination state, the generated power can be effectively collected in the secondary battery 4 by determining the operating state of the power extraction unit. Can be prevented.
（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態にかかる個別制御モードの処理手順を示すフローチャートである。第４の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１から第３の実施形態のそれと相違する点は、個別制御モードの処理内容である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。本実施形態では、上述したステップ２０，２４の処理が省略されるとともに、当該ステップ２０の処理タイミングに、ステップ３３（Ｓ３３）の処理が追加されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a flowchart illustrating the processing procedure of the individual control mode according to the fourth embodiment. The fuel cell system according to the fourth embodiment differs from that of the first to third embodiments in the processing contents of the individual control mode. In addition, the description which overlaps with embodiment mentioned above shall be abbreviate | omitted, and demonstrates below centering on difference. In the present embodiment, the processing of
ステップ３３において、ガス供給系制御部４２の発電電力決定部４２ａは、バッテリ情報Ｂｉである二次電池４の出力可能電力と、アクセル操作量Ａｃと、車速Ｖｃとに基づいて、電動モータ３の目標トルクを計算し、この目標トルクと、電動モータ３の実回転数とに基づいて、第１の目標発電電力Ｐ1tを決定する。そして、発電電力決定部４２ａは、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1th以上であるか否かを判断する。このステップ３３において肯定判定された場合、すなわち、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1th以上の場合には（Ｐ1t≧Ｐ1th）、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。一方、ステップ３３において否定判定された場合、すなわち、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1thより小さい場合には（Ｐ1t＜Ｐ1th）、所定時間後に同様の判定を行う。
In
ステップ２１では、動作決定部４４が、ガス供給系制御部４２に対して、燃料電池スタック１へのガス供給に関する演算処理を開始させる。この前提として、ガス供給系制御部４２の発電電力決定部４２ａは、アクセル操作量Ａｃが増加したタイミングから、第１の目標発電電力Ｐ1tが判定電力Ｐ1th以上となるタイミングまでの期間において、二次電池４からの持ち出された電力の変化率を計算しておく。
In
図１２に示すように、車両停止中などといった低車速からの加速のシーンでは、電動モータ３の回転数が小さいため、演算される第１の目標発電電力Ｐ1tの変化率が遅くなってしまう。そのため、第１の目標発電電力Ｐ1tと第２の目標発電電力Ｐ2tとが、同じ大きさ、同じ変化率になってしまう可能性があり、燃料電池スタック１の電圧が低下し、発電電圧が低下する可能性がある。そこで、このような事態の発生を抑制する必要性から、発電電力決定部４２ａは、上述の如く電力の変化率を計算しておき、この変化率が所定値以下になってしまう場合には、第１の目標発電電力Ｐ1tを計算値よりも大きな値に補正する。これにより、水素および空気の供給量を増加させる。変化率との比較対象となる所定値は、空気および水素の供給変化率、および、補正量に対し、発電電流を取り出すタイミングや変化率を変えて、燃料電池の電圧が低下しないことを目安に実験やシミュレーションを通じて設定される。
As shown in FIG. 12, in a scene of acceleration from a low vehicle speed, such as when the vehicle is stopped, the rotation rate of the electric motor 3 is small, so the rate of change of the calculated first target generated power P1t is slow. Therefore, there is a possibility that the first target generated power P1t and the second target generated power P2t have the same magnitude and the same rate of change, the voltage of the fuel cell stack 1 decreases, and the generated voltage decreases. there's a possibility that. Therefore, since it is necessary to suppress the occurrence of such a situation, the generated
このように本実施形態において、コントローラ４０は、個別制御モードにおいて、二次電池４からの持ち出される電力の変化率が判定閾値以下となっている場合には、目標発電電力に基づいて決定されるガス供給手段の稼働状態をガスの供給量が増加するように補正する。かかる構成によれば、ガス供給系の目標発電電力（第１の目標発電電力Ｐ1t）と、電流取出系の目標発電電力（第２の目標発電電力Ｐ2t）とが、同じ大きさ、同じ変化率になってしまうという事態を抑制することができるので、燃料電池スタック１の電圧が低下し、発電電圧が低下するといった事態を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
（第５の実施形態）
図１３は、第５の実施形態にかかる燃料電池システムの全体構成を示すブロック図である。第５の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１から第４の実施形態のそれと相違する点は、空気系に空気供給遮断弁（酸化剤ガス遮断手段）２４を備える点である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to the fifth embodiment. The fuel cell system according to the fifth embodiment is different from that of the first to fourth embodiments in that an air supply cutoff valve (oxidant gas cutoff means) 24 is provided in the air system. In addition, the description which overlaps with embodiment mentioned above shall be abbreviate | omitted, and demonstrates below centering on difference.
同図に示すように、燃料供給流路L４のコンプレッサ２０の下流には、空気供給遮断弁２４が設けられている。この空気供給遮断弁２４を開状態から閉状態に切り替えることにより、燃料電池スタック１へ供給される空気を遮断することができる。空気供給遮断弁２４の開閉状態は、コントローラ４０、具体的には、ガス供給系制御部４２によって制御される。
As shown in the figure, an air
図１４は、第５の実施形態にかかる個別制御モードの処理手順を示すフローチャートである。本実施形態では、空気供給遮断弁２４の制御に関するステップ３４，３５の処理が追加されている。
FIG. 14 is a flowchart illustrating the processing procedure of the individual control mode according to the fifth embodiment. In the present embodiment, the processing of
具体的には、ステップ２０の肯定判定に続くステップ３４（Ｓ３４）において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２に対して、空気供給遮断弁２４の閉弁指示を出力する。この指示にともない、ガス供給系制御部４２は、空気供給遮断弁２４を開状態から閉状態に切り替える。そして、上述したステップ２１に進む。
Specifically, in step 34 (S 34) following the affirmative determination in
また、ステップ２４〜２６のいずれか一つのステップの否定判定に続くステップ３５（Ｓ３５）において、動作決定部４４は、ガス供給系制御部４２に対して、空気供給遮断弁２４の開弁指示を出力する。この指示にともない、ガス供給系制御部４２は、空気供給遮断弁２４を閉状態から開状態に切り替える。そして、上述したステップ２７に進む。
In Step 35 (S35) following the negative determination of any one of Steps 24-26, the
このように本実施形態において、コントローラ４０は、酸化剤ガス供給手段の稼働状態の制御を開始してから、電力取出手段の稼働状態の制御を開始するまでの期間、空気供給遮断弁２４によって酸化剤ガスを遮断する。かかる構成によれば、ガス供給を先行して行っている状況において、燃料電池スタック１の電圧が開放端電圧になることが抑制されるので、燃料電池スタック１の劣化を抑制することができる。また、発電開始時には、コンプレッサ２０の回転数を高い値に設定することが可能となるので、発電電力の応答性の向上をさらに図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
（第６の実施形態）
図１５は、第６の実施形態にかかる個別制御モードの処理手順を示すフローチャートである。第６の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１から第５の実施形態のそれと相違する点は、個別制御モードの処理内容である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Sixth embodiment)
FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure of the individual control mode according to the sixth embodiment. The difference of the fuel cell system according to the sixth embodiment from that of the first to fifth embodiments is the processing content of the individual control mode. In addition, the description which overlaps with embodiment mentioned above shall be abbreviate | omitted, and demonstrates below centering on difference.
本実施形態では、ステップ２２の肯定判定に続くステップ３６（Ｓ３６）において、動作決定部４４は、アクセルペダルの操作量が減少したタイミングから所定時間が経過したか否かを判定する。ステップ３６において肯定判定された場合には、ステップ２３に進む。一方、ステップ３６において否定判定された場合には、ステップ２０に戻る。このステップ３６における判定は、ステップ２３の処理に進むまでの待ち時間を設定する機能を担っており、その所定時間は、実験やシミュレーションを通じてその最適値が予め設定されている。
In the present embodiment, in step 36 (S36) following the affirmative determination in
このように本実施形態によれば、コントローラ４０は、
ガス供給手段の稼働状態の制御を開始した後は、電力取出手段の稼働状態の制御を開始するまでに、移動体への加速要求量が減少した場合であっても、決定した稼働状態を減少させないで維持する。かかる構成によれば、加速要求量が一時的に減少した場合であっても、ガス供給が継続して維持されるので、燃費の悪化を抑制することができる。
Thus, according to this embodiment, the
After starting the control of the operating state of the gas supply means, the determined operating state is reduced even if the acceleration request amount to the moving body decreases until the start of the control of the operating state of the power extraction means Keep without letting. According to such a configuration, even if the acceleration request amount is temporarily reduced, the gas supply is continuously maintained, so that deterioration of fuel consumption can be suppressed.
（第７の実施形態）
図１６は、第７の実施形態にかかる運転モードの設定処理の手順を示すフローチャートである。第７の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１から第６の実施形態のそれと相違する点は、運転モードの設定処理の処理内容である。なお、上述した実施形態と重複する説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。
(Seventh embodiment)
FIG. 16 is a flowchart illustrating a procedure of operation mode setting processing according to the seventh embodiment. The difference of the fuel cell system according to the seventh embodiment from that of the first to sixth embodiments is the processing content of the operation mode setting processing. In addition, the description which overlaps with embodiment mentioned above shall be abbreviate | omitted, and demonstrates below centering on difference.
具体的には、ステップ１７に続くステップ１８（Ｓ１８）において、モード切替部４５は、統合制御部４１に対して、目標発電電力Ｐstおよびコンプレッサ２０の目標回転数Ｒatの演算を指示する。これにともない、統合制御部４１において、発電電力決定部４１ａは、目標発電電力Ｐstを演算し、回転数決定部４１ｄは、目標発電電力Ｐstに基づいて、コンプレッサ２０の目標回転数Ｒatを演算する。
Specifically, in step 18 (S18) following
ステップ１９（Ｓ１９）において、モード切替部４５は、コンプレッサ２０の目標回転数Ｒatが判定回転数Ｒatth以上であるか否かを判定する。この判定回転数Ｒatthは、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わることにより、コンプレッサ２０の回転数が停止状態から上昇した場合にドライバに与える違和感を評価することにより設定されている。ステップ１９において肯定判定された場合には、ステップ１３に進む。一方、ステップ１９において否定判定された場合には、所定時間後に同様の判定を行う。
In step 19 (S19), the
このように本実施形態において、コントローラ４０は、発電休止モード中において、ガス供給手段の稼働状態が、判定稼働状態以上になった場合には、運転モードを発電休止モードから通常発電モードに切り替える。かかる構成によれば、ガス供給手段に極端な稼働状態の差が生じるまえに、運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替えられるので、運転モードの切り替えにともなって過大な動作音が発生するといった事態を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
１…燃料電池スタック
２…パワーマネージャ
３…電動モータ
４…二次電池
５…バッテリコントローラ
６…電圧センサ
７…車速センサ
８…アクセル開度センサ
１０…燃料タンク
１１…燃料タンク元バルブ
１２…減圧バルブ
１３…水素調圧バルブ
１４…水素循環ポンプ
１５…パージバルブ
１６…水素希釈装置
１７…水素圧力センサ
２０…コンプレッサ
２１…空気調圧バルブ
２２…空気圧力センサ
２３…空気流量センサ
２４…空気供給遮断弁
３１…冷却水循環ポンプ
３２…ラジエータ
３３…ファン
３４…冷却水温度センサ
４０…コントローラ
４１…統合制御部
４１ａ…発電電力決定部
４１ｂ…取出電流決定部
４１ｃ…弁開度決定部
４１ｄ…回転数決定部
４２…ガス供給系制御部
４２ａ…発電電力決定部
４２ｂ…弁開度決定部
４２ｃ…回転数決定部
４３…取出電流系制御部
４３ａ…発電電力決定部
４３ｂ…取出電流決定部
４４…動作決定部
４５…モード切替部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (15)
燃料極に供給される燃料ガスと、酸化剤極に供給される酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池の発電において得られた電力を取り出すとともに、当該取り出した電力を移動体に供給する電力取出手段と、
自己に蓄えられた電力を前記移動体に供給可能な蓄電手段と、
前記移動体の速度、前記移動体への加速要求量、および、前記蓄電手段の状態に基づいて、前記燃料電池の発電電力の目標値である目標発電電力を決定し、当該決定された目標発電電力に基づいて、前記燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段、および、前記電力取出手段の稼働状態を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、切り替え可能な制御モードとして、
単一の目標発電電力を決定した上で、当該目標発電電力に基づいて、前記燃料ガス供給手段および前記酸化剤ガス供給手段の稼働状態と、前記電力取出手段の稼働状態とを統合的に制御する統合制御モードと、
互いに異なる目標発電電力を決定した上で、一方の目標発電電力に基づいて前記燃料ガス供給手段および前記酸化剤ガス供給手段の稼働状態を、他方の目標発電電力に基づいて前記電力取出手段の稼働状態を個別的に制御する個別制御モードとを有し、
前記燃料電池システムは、切替可能な運転モードとして、前記移動体への電力供給を前記燃料電池によって発電された電力から行う通常発電モードと、前記燃料電池の発電を休止して前記移動体への電力供給を前記蓄電手段に蓄えられた電力から行う発電休止モードとを有し、前記移動体の速度、前記移動体への加速要求量、および、前記蓄電手段の状態に基づいて、前記運転モードを切り替えるモード切替手段を有し、
前記制御手段は、前記運転モードが通常発電モードの場合、前記統合制御モードを使用し、前記運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わるシーンにおいて前記個別制御モードを使用し、その後、前記個別制御モードから前記統合制御モードに移行することを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system mounted on a moving body driven by electric power,
A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas supplied to the fuel electrode and an oxidant gas supplied to the oxidant electrode;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell;
A power take-out means for taking out the power obtained in the power generation of the fuel cell and supplying the taken-out power to the mobile body;
Power storage means capable of supplying power stored in the mobile body to the mobile body;
Based on the speed of the moving body, the requested acceleration amount to the moving body, and the state of the power storage means, a target generated power that is a target value of the generated power of the fuel cell is determined, and the determined target power generation Based on electric power, the fuel gas supply means, the oxidant gas supply means, and a control means for controlling the operating state of the power extraction means,
The control means, as a switchable control mode,
After determining a single target generated power, based on the target generated power, the operation state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means and the operation state of the power extraction means are integratedly controlled. Integrated control mode to
After determining different target generated powers, the operation state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means is determined based on one target generated power, and the operation of the power extraction means is determined based on the other target generated power. An individual control mode for individually controlling the state ,
In the fuel cell system, as a switchable operation mode, a normal power generation mode in which power is supplied to the mobile body from the power generated by the fuel cell, and the power generation of the fuel cell is stopped to the mobile body. A power generation suspension mode in which electric power is supplied from the electric power stored in the power storage means, and the operation mode is based on the speed of the mobile body, the requested acceleration amount to the mobile body, and the state of the power storage means. Mode switching means for switching between
The control means uses the integrated control mode when the operation mode is the normal power generation mode, uses the individual control mode in a scene where the operation mode is switched from the power generation suspension mode to the normal power generation mode, and then the individual control mode. A fuel cell system that shifts from a control mode to the integrated control mode .
前記制御手段は、前記個別制御モードにおいて、前記酸化剤ガス供給手段の稼働状態の制御を開始してから、前記電力取出手段の稼働状態の制御を開始するまでの期間、前記酸化剤ガス遮断手段によって酸化剤ガスを遮断することを特徴とする請求項２に記載された燃料電池システム。 An oxidant gas blocking means for blocking oxidant gas supplied to the oxidant electrode of the fuel cell;
In the individual control mode, the control means is a period from the start of the operation state control of the oxidant gas supply means to the start of the operation state control of the power extraction means. The fuel cell system according to claim 2 , wherein the oxidant gas is blocked by the fuel cell system.
燃料極に供給される燃料ガスと、酸化剤極に供給される酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の燃料極に燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池の発電において得られた電力を取り出すとともに、当該取り出した電力を移動体に供給する電力取出手段と、
自己に蓄えられた電力を前記移動体に供給可能な蓄電手段と、
切替可能な運転モードとして、前記移動体への電力供給を前記燃料電池によって発電された電力から行う通常発電モードと、前記燃料電池の発電を休止して前記移動体への電力供給を前記蓄電手段に蓄えられた電力から行う発電休止モードとを有し、前記移動体の速度、前記移動体への加速要求量、および、前記蓄電手段の状態に基づいて、前記運転モードを切り替えるモード切替手段と、
前記移動体の速度、前記移動体への加速要求量、および、前記蓄電手段の状態に基づいて、前記燃料電池の発電電力の目標値である目標発電電力を決定し、当該決定された目標発電電力に基づいて、前記燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段、および、前記電力取出手段の稼働状態を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、切り替え可能な制御モードとして、
単一の目標発電電力を決定した上で、当該目標発電電力に基づいて、前記燃料ガス供給手段および前記酸化剤ガス供給手段の稼働状態と、前記電力取出手段の稼働状態とを統合的に制御する統合制御モードと、
互いに異なる目標発電電力を決定した上で、一方の目標発電電力に基づいて前記燃料ガス供給手段および前記酸化剤ガス供給手段の稼働状態を、他方の目標発電電力に基づいて前記電力取出手段の稼働状態を個別的に制御する個別制御モードとを有しており、
前記運転モードが通常発電モードの場合には、前記統合制御モードを使用するとともに、前記運転モードが発電休止モードから通常発電モードに切り替わるシーンにおいて前記個別制御モードを使用することにより、前記電力取出手段による電力の取り出しよりも先行して、前記燃料ガス供給手段による燃料ガスの供給および前記酸化剤ガス供給手段による酸化剤ガスの供給を行うことを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system mounted on a moving body driven by electric power,
A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas supplied to the fuel electrode and an oxidant gas supplied to the oxidant electrode;
Fuel gas supply means for supplying fuel gas to the fuel electrode of the fuel cell;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode of the fuel cell;
A power take-out means for taking out the power obtained in the power generation of the fuel cell and supplying the taken-out power to the mobile body;
Power storage means capable of supplying power stored in the mobile body to the mobile body;
As a switchable operation mode, a normal power generation mode in which power is supplied to the mobile body from the power generated by the fuel cell, and the power storage means is configured to stop power generation of the fuel cell and supply power to the mobile body A mode switching means for switching the operation mode based on the speed of the moving body, the requested acceleration amount to the moving body, and the state of the power storage means, ,
Based on the speed of the moving body, the requested acceleration amount to the moving body, and the state of the power storage means, a target generated power that is a target value of the generated power of the fuel cell is determined, and the determined target power generation Based on electric power, the fuel gas supply means, the oxidant gas supply means, and a control means for controlling the operating state of the power extraction means,
The control means, as a switchable control mode,
After determining a single target generated power, based on the target generated power, the operation state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means and the operation state of the power extraction means are integratedly controlled. Integrated control mode to
After determining different target generated powers, the operation state of the fuel gas supply means and the oxidant gas supply means is determined based on one target generated power, and the operation of the power extraction means is determined based on the other target generated power. It has an individual control mode that controls the state individually,
When the operation mode is the normal power generation mode, the power extraction means is used by using the integrated control mode and using the individual control mode in a scene where the operation mode is switched from the power generation halt mode to the normal power generation mode. The fuel cell system is characterized in that the fuel gas is supplied by the fuel gas supply means and the oxidant gas is supplied by the oxidant gas supply means prior to taking out the electric power.
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