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JP5282881B2 - Fuel cell system - Google Patents

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JP5282881B2 JP2008319759A JP2008319759A JP5282881B2 JP 5282881 B2 JP5282881 B2 JP 5282881B2 JP 2008319759 A JP2008319759 A JP 2008319759A JP 2008319759 A JP2008319759 A JP 2008319759A JP 5282881 B2 JP5282881 B2 JP 5282881B2
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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

下記特許文献1には、燃料電池システムを搭載する燃料電池車両に関する技術であって、駆動モータでの回生中に発生する余剰回生電力をエアコンプレッサで消費させるための技術が開示されている。そして、この特許文献1の技術では、エアコンプレッサから燃料電池に供給される酸化ガスによって生じ得るドライアップを防止するために、燃料電池を発電させて燃料電池内の含水量を高めている。
特開2007−157586号公報
Patent Document 1 below discloses a technique related to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system, in which surplus regenerative power generated during regeneration by a drive motor is consumed by an air compressor. And in the technique of this patent document 1, in order to prevent the dry up which may arise with the oxidizing gas supplied to a fuel cell from an air compressor, a fuel cell is made to generate electric power and the moisture content in a fuel cell is raised.
JP 2007-157586 A

ところで、駆動モータからの要求発電量が高いときの運転状態である高負荷運転から要求発電量が低いときの運転状態である低負荷運転に移行した場合には、冷却水の温度変化に時間を要するため、冷却水の温度が高いまま低負荷運転に移行することになる。低負荷運転中は、発電量が少なく生成水も少量となるため、低負荷運転時に冷却水の温度が高いと、燃料電池内の乾燥度合が進行してしまい、ドライアップになるおそれがある。上記特許文献1では、燃料電池内の湿潤状態を確保するために燃料電池を発電させているが、それと同時に余剰電力を消費するためにコンプレッサも駆動させているため、コンプレッサから燃料電池に供給される酸化ガスによって生成水が持ち出されてしまい、燃料電池内が乾燥してしまうおそれがある。   By the way, when shifting from high load operation, which is an operation state when the required power generation amount from the drive motor is high, to low load operation, which is an operation state when the required power generation amount is low, it takes time to change the temperature of the cooling water. Therefore, the operation is shifted to the low load operation while the temperature of the cooling water is high. During low-load operation, the amount of power generation is small and the amount of generated water is also small. Therefore, if the temperature of the cooling water is high during low-load operation, the degree of dryness in the fuel cell will progress and there is a risk of dry-up. In Patent Document 1, the fuel cell is caused to generate electric power in order to ensure a wet state in the fuel cell. At the same time, the compressor is also driven to consume surplus power, so that the fuel cell is supplied from the compressor. The generated water is taken out by the oxidizing gas, and the inside of the fuel cell may be dried.

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、燃料電池内の乾燥を防止することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of preventing the fuel cell from being dried.

上述した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガスの供給を受けて当該反応ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池と、前記反応ガスのうちの前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給流路と、前記酸化ガス供給流路に設けられ、前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するコンプレッサと、前記燃料電池から排出される酸化オフガスを排出するための酸化オフガス排出流路と、前記酸化オフガス排出流路に設けられ、前記燃料電池内の酸化ガスの圧力を調整するための背圧弁と、少なくとも、前記酸化ガス供給流路のうちの前記コンプレッサよりも下流側または前記酸化オフガス排出流路のいずれか一方に設けられ、前記燃料電池への前記酸化ガスの供給を遮断または許容する遮断弁と、前記燃料電池に冷却水を循環供給する冷却水循環機構と、前記冷却水の温度が所定温度よりも高く、前記燃料電池の電力を消費する電力消費装置からの要求発電量が所定発電量未満である場合に、前記遮断弁を閉弁させる遮断弁制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that receives supply of a reaction gas and generates electric power through an electrochemical reaction of the reaction gas, and the oxidizing gas of the reaction gas. An oxidant gas supply channel for supplying the fuel cell, a compressor provided in the oxidant gas supply channel, for supplying the oxidant gas to the fuel cell, and an oxidant off-gas exhausted from the fuel cell are discharged. An oxidizing off-gas discharge passage for the gas, a back pressure valve provided in the oxidizing off-gas discharge passage for adjusting the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell, and at least the compressor in the oxidizing gas supply passage A shut-off valve provided on either the downstream side or the oxidizing off-gas discharge flow path for shutting off or allowing the supply of the oxidizing gas to the fuel cell; A cooling water circulation mechanism that circulates cooling water to the fuel cell, and the cooling water temperature is higher than a predetermined temperature, and the required power generation amount from the power consuming device that consumes the power of the fuel cell is less than the predetermined power generation amount And a shutoff valve control means for closing the shutoff valve.

この発明によれば、冷却水の温度が所定温度よりも高く、電力消費装置からの要求発電量が所定発電量未満である場合に、燃料電池への酸化ガスの供給を遮断または許容する遮断弁を閉弁させることができるため、燃料電池外への水の持ち出しを防止することが可能となる。   According to this invention, when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature and the required power generation amount from the power consuming device is less than the predetermined power generation amount, the shutoff valve that cuts off or allows the supply of the oxidizing gas to the fuel cell. Therefore, it is possible to prevent water from being taken out of the fuel cell.

上記燃料電池システムにおいて、上記遮断弁制御手段によって前記遮断弁が閉弁させられる際に、前記燃料電池の発電を停止させる発電停止制御手段をさらに備えることができる。   The fuel cell system may further include power generation stop control means for stopping power generation of the fuel cell when the cutoff valve is closed by the cutoff valve control means.

これにより、遮断弁を閉弁させて燃料電池への酸化ガスの供給を遮断することに加え、コンプレッサからの酸化ガスの供給を停止させることができるため、燃料電池外への水の持ち出しをさらに抑制することが可能となる。   As a result, in addition to shutting off the supply of the oxidizing gas to the fuel cell by closing the shut-off valve, the supply of the oxidizing gas from the compressor can be stopped. It becomes possible to suppress.

上記燃料電池システムにおいて、上記燃料電池の電力を充電可能な畜電部と、前記遮断弁制御手段による前記遮断弁の閉弁に先立って、前記蓄電部の残存容量が当該蓄電部への充電を制限するために設定された所定容量未満である場合に、前記残存容量が前記所定容量以上になるまで前記燃料電池を発電させて前記発電電力を前記蓄電部に充電させる充電制御手段と、をさらに備えることができる。   In the fuel cell system, a livestock unit capable of charging the electric power of the fuel cell, and before the shutoff valve is closed by the shutoff valve control means, the remaining capacity of the power storage unit charges the power storage unit. Charge control means for causing the fuel cell to generate power and charging the power storage unit until the remaining capacity is equal to or greater than the predetermined capacity when the remaining capacity is less than the predetermined capacity set for limiting; Can be provided.

これにより、蓄電部の残存容量が少ないときには、蓄電部に充電してから遮断弁を閉弁させることができるため、遮断弁を閉弁している間は、蓄電部の電力を電力消費装置に供給しながら運転を継続させることが可能となる。   As a result, when the remaining capacity of the power storage unit is small, the shutoff valve can be closed after charging the power storage unit, so the power of the power storage unit is supplied to the power consuming device while the shutoff valve is closed. It is possible to continue operation while supplying.

上記燃料電池システムにおいて、上記遮断弁制御手段は、前記燃料電池の発電によって生成される水分量から、前記燃料電池外に持ち出される水分量を減算した値が所定値よりも大きい場合には、前記遮断弁を閉弁させないことができる。   In the fuel cell system, the shut-off valve control means, when the value obtained by subtracting the amount of water taken out of the fuel cell from the amount of water generated by the power generation of the fuel cell is greater than a predetermined value, The shutoff valve can be prevented from closing.

これにより、燃料電池内の含水量が高く、ドライアップになる可能性が低いときには遮断弁を開弁させたまま運転を継続することが可能となる。   As a result, when the water content in the fuel cell is high and the possibility of dry-up is low, the operation can be continued with the shutoff valve open.

上記燃料電池システムにおいて、上記酸化ガス供給流路の前記コンプレッサの下流側から分岐し、前記燃料電池をバイパスして前記酸化オフガス排出流路に合流するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記酸化ガス供給流路から前記酸化オフガス排出流路に合流させる前記酸化ガスの流量を調整するための調整弁と、前記遮断弁制御手段によって前記遮断弁が閉弁させられる際に、前記調整弁を開弁させる調整弁制御手段と、をさらに備え、前記遮断弁は、少なくとも、前記酸化ガス供給流路のうちの前記バイパス流路への分岐点よりも下流側または前記酸化オフガス排出流路のうちの前記バイパス流路との合流点よりも上流側のいずれか一方に設けることができる。   In the fuel cell system, a bypass channel that branches from a downstream side of the compressor of the oxidizing gas supply channel, bypasses the fuel cell, and joins the oxidizing off-gas discharge channel, and is provided in the bypass channel. An adjustment valve for adjusting the flow rate of the oxidizing gas that joins the oxidizing gas supply flow path from the oxidizing gas supply flow path, and the adjustment when the shut-off valve is closed by the shut-off valve control means. Adjusting valve control means for opening a valve, wherein the shut-off valve is at least downstream of the branch point to the bypass flow path in the oxidizing gas supply flow path or the oxidizing off gas discharge flow path It can provide in any one of the upstream from the confluence | merging point with the said bypass flow path.

これにより、遮断弁を閉弁させた後に、コンプレッサから酸化ガスが供給されたとしても、コンプレッサから供給された酸化ガスを、バイパス流路を介して酸化オフガス排出流路に排出させることができる。   Thus, even if the oxidizing gas is supplied from the compressor after the shut-off valve is closed, the oxidizing gas supplied from the compressor can be discharged to the oxidizing off-gas discharge channel through the bypass channel.

本発明によれば、燃料電池内の乾燥を防止することができる。   According to the present invention, drying in the fuel cell can be prevented.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃料電池システムの好適な実施形態について説明する。実施形態では、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムとして用いた場合について説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fuel cell system according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiment, a case will be described in which the fuel cell system according to the present invention is used as an on-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV).

まず、図1を参照して、実施形態における燃料電池システムの構成について説明する。図1は、実施形態における燃料電池システムを模式的に示した構成図である。   First, with reference to FIG. 1, the structure of the fuel cell system in embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a fuel cell system according to an embodiment.

同図に示すように、燃料電池システム1は、反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池2と、酸化ガスとしての空気を燃料電池2に供給する酸化ガス配管系3と、燃料ガスとしての水素を燃料電池2に供給する水素ガス配管系4と、燃料電池2に冷却水を循環供給する冷却系5(冷却水循環機構)と、システムの電力を充放電する電力系6と、システム全体を統括制御する制御部7(遮断弁制御手段、発電停止制御手段、充電制御手段、調整弁制御手段)とを有する。   As shown in the figure, a fuel cell system 1 includes a fuel cell 2 that generates electric power by an electrochemical reaction upon receiving supply of an oxidizing gas and a fuel gas as reaction gases, and air as an oxidizing gas to the fuel cell 2. An oxidizing gas piping system 3 to be supplied; a hydrogen gas piping system 4 for supplying hydrogen as fuel gas to the fuel cell 2; a cooling system 5 (cooling water circulation mechanism) for circulating and supplying cooling water to the fuel cell 2; It has a power system 6 that charges and discharges power, and a control unit 7 (shut-off valve control means, power generation stop control means, charge control means, adjustment valve control means) that controls the entire system.

燃料電池2は、例えば、高分子電解質型燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面にカソード極(空気極)を有し、他方の面にアノード極(燃料極)を有し、さらにカソード極およびアノード極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。燃料電池2には、燃料電池の出力電圧を検出する電圧センサVと、燃料電池の出力電流を検出する電流センサAとが設けられている。   The fuel cell 2 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell has a cathode electrode (air electrode) on one surface of an electrolyte made of an ion exchange membrane, an anode electrode (fuel electrode) on the other surface, and further sandwiches the cathode electrode and anode electrode from both sides. It has the structure which has a pair of separator. In this case, hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas flow path of one separator, oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas flow path of the other separator, and electric power is generated by the chemical reaction of these reaction gases. The fuel cell 2 is provided with a voltage sensor V that detects the output voltage of the fuel cell and a current sensor A that detects the output current of the fuel cell.

酸化ガス配管系3は、フィルタを介して取り込まれる空気を圧縮し、圧縮した空気を酸化ガスとして送出するコンプレッサ31と、酸化ガスを燃料電池2に供給するための酸化ガス供給流路32と、燃料電池2から排出された酸化オフガスを排出するための酸化オフガス排出流路33と、コンプレッサ31から吐出された酸化ガスの一部を、燃料電池2をバイパスさせて酸化オフガス排出流路33に合流させるためのバイパス流路34とを有する。   The oxidizing gas piping system 3 compresses the air taken in through the filter, sends out the compressed air as the oxidizing gas, an oxidizing gas supply flow path 32 for supplying the oxidizing gas to the fuel cell 2, The oxidizing off-gas discharge flow path 33 for discharging the oxidizing off-gas discharged from the fuel cell 2 and a part of the oxidizing gas discharged from the compressor 31 join the oxidizing off-gas discharge flow path 33 by bypassing the fuel cell 2. And a bypass flow path 34 for the purpose.

コンプレッサ31の出口側には、コンプレッサ31から吐出される酸化ガスの流量を測定する流量センサFが設けられている。酸化ガス供給流路32のうちのバイパス流路34への分岐点よりも下流側、および酸化オフガス排出流路33のうちのバイパス流路34との合流点よりも上流側には、燃料電池2への酸化ガスの供給を遮断または許容する遮断弁35,36がそれぞれ設けられている。酸化オフガス排出流路33のうち、遮断弁36よりも上流側には、燃料電池2内の酸化ガスの圧力を調整するための背圧弁37が設けられている。酸化オフガス排出流路33のうち、燃料電池2の出口側には、燃料電池2内の酸化ガスの圧力を検出する圧力センサPが設けられている。   On the outlet side of the compressor 31, a flow rate sensor F that measures the flow rate of the oxidizing gas discharged from the compressor 31 is provided. The fuel cell 2 is disposed downstream of the branch point to the bypass channel 34 in the oxidizing gas supply channel 32 and upstream of the junction point with the bypass channel 34 in the oxidizing off-gas discharge channel 33. There are provided shut-off valves 35 and 36 for shutting off or allowing the supply of the oxidizing gas. A back pressure valve 37 for adjusting the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell 2 is provided upstream of the shutoff valve 36 in the oxidizing off gas discharge flow path 33. A pressure sensor P for detecting the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell 2 is provided on the outlet side of the fuel cell 2 in the oxidizing off gas discharge channel 33.

バイパス流路34は、酸化ガス供給流路32のうちのコンプレッサ31の下流側から分岐し、燃料電池2をバイパスして酸化オフガス排出流路33に合流する流路である。バイパス流路34には、酸化ガス供給流路32から酸化オフガス排出流路33に合流させる酸化ガスの流量を調整する調整弁38が設けられている。調整弁38は、制御部7に電気的に接続されており、調整弁38の開度は、制御部7によって制御される。   The bypass channel 34 is a channel that branches from the downstream side of the compressor 31 in the oxidizing gas supply channel 32, bypasses the fuel cell 2, and joins the oxidizing off gas discharge channel 33. The bypass channel 34 is provided with an adjustment valve 38 that adjusts the flow rate of the oxidizing gas that is merged from the oxidizing gas supply channel 32 to the oxidizing off-gas discharge channel 33. The adjustment valve 38 is electrically connected to the control unit 7, and the opening degree of the adjustment valve 38 is controlled by the control unit 7.

水素ガス配管系4は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク40と、水素タンク40の水素ガスを燃料電池2に供給するための燃料ガス供給流路としての水素ガス供給流路41と、燃料電池2から排出された水素オフガスを水素ガス供給流路41に戻すための燃料循環流路としての水素循環流路42とを有する。水素ガス供給流路41には、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に調圧するレギュレータ43が設けられている。水素循環流路42には、水素循環流路42内の水素オフガスを加圧して水素ガス供給流路41側へ送り出す水素ポンプ44が設けられている。   The hydrogen gas piping system 4 includes a hydrogen tank 40 as a fuel supply source storing high-pressure hydrogen gas, and a hydrogen gas supply flow as a fuel gas supply channel for supplying the hydrogen gas in the hydrogen tank 40 to the fuel cell 2. A passage 41 and a hydrogen circulation passage 42 as a fuel circulation passage for returning the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 2 to the hydrogen gas supply passage 41 are provided. The hydrogen gas supply channel 41 is provided with a regulator 43 that adjusts the pressure of the hydrogen gas to a preset secondary pressure. The hydrogen circulation channel 42 is provided with a hydrogen pump 44 that pressurizes the hydrogen off-gas in the hydrogen circulation channel 42 and sends it to the hydrogen gas supply channel 41 side.

冷却系5は、冷却水を冷却するラジエータ51と、冷却水を燃料電池2およびラジエータ51に循環供給する冷却水循環流路52と、冷却水を冷却水循環流路52に循環させる冷却水循環ポンプ53とを有する。ラジエータ51には、ラジエータファン54が設けられている。冷却水循環流路52のうち、燃料電池2の出口側には、冷却水の温度を検出する温度センサTが設けられている。なお、温度センサTを設ける位置は、燃料電池2の入口側であってもよい。   The cooling system 5 includes a radiator 51 that cools the cooling water, a cooling water circulation passage 52 that circulates and supplies the cooling water to the fuel cell 2 and the radiator 51, and a cooling water circulation pump 53 that circulates the cooling water to the cooling water circulation passage 52. Have The radiator 51 is provided with a radiator fan 54. A temperature sensor T that detects the temperature of the cooling water is provided on the outlet side of the fuel cell 2 in the cooling water circulation passage 52. The position where the temperature sensor T is provided may be on the inlet side of the fuel cell 2.

電力系6は、DC/DCコンバータ61と、二次電池であるバッテリ62(蓄電部)と、トラクションインバータ63と、電力消費装置としてのトラクションモータ64と、図示しない各種の補機インバータ等とを有する。DC/DCコンバータ61は、直流の電圧変換器であり、バッテリ62から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ63側に出力する機能と、燃料電池2またはトラクションモータ64から入力された直流電圧を調整してバッテリ62に出力する機能と、を有する。このようなDC/DCコンバータ61の機能により、バッテリ62の充放電が実現される。   The power system 6 includes a DC / DC converter 61, a battery 62 (power storage unit) as a secondary battery, a traction inverter 63, a traction motor 64 as a power consuming device, and various auxiliary inverters (not shown). Have. The DC / DC converter 61 is a direct-current voltage converter that adjusts the direct-current voltage input from the battery 62 and outputs it to the traction inverter 63 side, and the direct-current voltage input from the fuel cell 2 or the traction motor 64. And adjusting the output to the battery 62. By such a function of the DC / DC converter 61, charging / discharging of the battery 62 is realized.

バッテリ62は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。バッテリ62には、バッテリ62の残存容量(State of Charge)を検出するためのSOCセンサSが設けられている。トラクションインバータ63は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ64に供給する。トラクションモータ64は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム1が搭載される燃料電池車両の主動力源を構成する。補機インバータは、各モータの駆動を制御する電動機制御部であり、直流電流を三相交流に変換して各モータに供給する。   The battery 62 is configured such that battery cells are stacked and a constant high voltage is used as a terminal voltage, and surplus power can be charged or power can be supplementarily supplied under the control of a battery computer (not shown). The battery 62 is provided with an SOC sensor S for detecting the remaining capacity (State of Charge) of the battery 62. The traction inverter 63 converts a direct current into a three-phase alternating current and supplies it to the traction motor 64. The traction motor 64 is, for example, a three-phase AC motor, and constitutes a main power source of a fuel cell vehicle on which the fuel cell system 1 is mounted. The auxiliary inverter is an electric motor control unit that controls driving of each motor, converts a direct current into a three-phase alternating current, and supplies the three-phase alternating current to each motor.

制御部7は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材(例えば、アクセル)の操作量を測定し、加速要求値(例えば、トラクションモータ64等の電力消費装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータ64の他に、例えば、燃料電池2を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ31や水素ポンプ44、冷却水循環ポンプ53のモータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等が含まれる。   The control unit 7 measures an operation amount of an acceleration operation member (for example, an accelerator) provided in the fuel cell vehicle, and controls an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a power consuming device such as the traction motor 64). Receives information and controls the operation of various devices in the system. In addition to the traction motor 64, the power consuming device includes, for example, auxiliary equipment required for operating the fuel cell 2 (for example, the motor of the compressor 31, the hydrogen pump 44, the cooling water circulation pump 53, etc.), the vehicle This includes actuators used in various devices (transmissions, wheel control devices, steering devices, suspension devices, etc.) involved in traveling, air conditioning devices (air conditioners) for passenger spaces, lighting, audio, and the like.

制御部7は、物理的には、例えば、CPUと、メモリ71と、入出力インターフェースとを有する。メモリ71には、例えば、CPUで処理される制御プログラムや制御データを記憶するROMや、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるRAMが含まれる。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、温度センサT、流量センサFおよびSOCセンサS等の各種センサが接続されているとともに、コンプレッサ31、遮断弁35,36および調整弁38等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。   The control unit 7 physically includes, for example, a CPU, a memory 71, and an input / output interface. The memory 71 includes, for example, a ROM that stores control programs and control data processed by the CPU, and a RAM that is mainly used as various work areas for control processing. These elements are connected to each other via a bus. Various sensors such as a temperature sensor T, a flow sensor F, and an SOC sensor S are connected to the input / output interface, and various drivers for driving the compressor 31, the shutoff valves 35 and 36, the adjustment valve 38, and the like are connected. Has been.

CPUは、ROMに記憶された制御プログラムに従って、入出力インターフェースを介して各種センサでの測定結果を受信し、RAM内の各種データ等を用いて処理することで、各種制御処理を実行する。また、CPUは、入出力インターフェースを介して各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム1全体を制御する。以下に、本実施形態の制御部7によって行われる制御処理について説明する。   The CPU receives various measurement results from various sensors via the input / output interface according to a control program stored in the ROM, and executes various control processes by processing using various data in the RAM. Further, the CPU controls the entire fuel cell system 1 by outputting control signals to various drivers via the input / output interface. Below, the control process performed by the control part 7 of this embodiment is demonstrated.

制御部7は、所定の条件を満たした場合に、燃料電池2の発電を停止させ、遮断弁35,36を閉弁させるドライアップ防止制御を実行し、冷却水の温度を低下させる冷却水温低下制御(後述)を実行する。所定の条件としては、以下の条件がある。   When the predetermined condition is satisfied, the control unit 7 stops the power generation of the fuel cell 2 and performs dry-up prevention control for closing the shut-off valves 35 and 36, thereby reducing the cooling water temperature to lower the cooling water temperature. Control (described later) is executed. The predetermined conditions include the following conditions.

一つ目の条件は、温度センサTで測定された冷却水の温度が所定温度よりも大きいことである。所定温度としては、例えば、燃料電池2の運転状態ごとに予め設定されている冷却水の温度であり、各運転状態における最適水温範囲の上限温度が該当する。燃料電池2の運転状態は、トラクションモータ64等の電力消費装置からの要求発電量に応じて予め複数段階に設定することができる。例えば、電力消費装置からの要求発電量に応じて、要求発電量が所定の第一発電量よりも高い高負荷運転、要求発電量が所定の第二発電量よりも低い低負荷運転、要求発電量が所定の第一発電量と所定の第二発電量の間に収まる中負荷運転に区別することができる。   The first condition is that the temperature of the cooling water measured by the temperature sensor T is higher than a predetermined temperature. The predetermined temperature is, for example, the temperature of cooling water set in advance for each operation state of the fuel cell 2, and corresponds to the upper limit temperature of the optimum water temperature range in each operation state. The operating state of the fuel cell 2 can be set in advance in a plurality of stages according to the required power generation amount from the power consuming device such as the traction motor 64. For example, depending on the required power generation amount from the power consuming device, the high-load operation in which the required power generation amount is higher than the predetermined first power generation amount, the low-load operation in which the required power generation amount is lower than the predetermined second power generation amount, the required power generation A distinction can be made between medium load operation in which the amount falls between a predetermined first power generation amount and a predetermined second power generation amount.

二つ目の条件は、流量センサFで測定された酸化ガスの流量が所定流量未満であることが該当する。所定流量としては、例えば、燃料電池2内の酸化ガスの圧力を、燃料電池2における水の出入り状態を示す水収支を正に維持可能な圧力にまで上げることができる酸化ガスの流量の範囲の下限流量が該当する。したがって、酸化ガスの流量が所定流量未満である場合には、現在の酸化ガスの流量では、燃料電池2内の酸化ガスの圧力を、燃料電池2内の水収支を正に維持するために必要な圧力にまで上げることができないことを示すことになる。   The second condition corresponds to the flow rate of the oxidizing gas measured by the flow sensor F being less than a predetermined flow rate. As the predetermined flow rate, for example, the pressure of the oxidant gas in the fuel cell 2 is within a range of the oxidant gas flow rate that can raise the pressure of the oxidant gas in the fuel cell 2 to a pressure that can maintain the water balance indicating the state of water in and out. The lower limit flow rate applies. Therefore, when the flow rate of the oxidizing gas is less than the predetermined flow rate, the current oxidizing gas flow rate is necessary to maintain the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell 2 and the water balance in the fuel cell 2 positively. It shows that it is not possible to raise it to the correct pressure.

ここで、燃料電池2内の水収支は、燃料電池2の発電によって生成される水分量から、燃料電池2に供給された酸化ガスによって水蒸気として持ち出される水分量を減算することで算出することができる。持ち出される水分量は、燃料電池2のカソード出口のガスの湿度とガス量とから算出することができる。ガスの湿度は、冷却水の温度と発電量に基づいて算出することができるため、冷却水の温度と発電量からガスの湿度を算出するための湿度マップを、予め実験などにより求めておき、製造出荷時などに制御部7のメモリ71に格納しておくこととしてもよい。   Here, the water balance in the fuel cell 2 can be calculated by subtracting the amount of water brought out as water vapor by the oxidizing gas supplied to the fuel cell 2 from the amount of water generated by the power generation of the fuel cell 2. it can. The amount of moisture taken out can be calculated from the humidity and gas amount of the gas at the cathode outlet of the fuel cell 2. Since the humidity of the gas can be calculated based on the temperature of the cooling water and the amount of power generation, a humidity map for calculating the humidity of the gas from the temperature of the cooling water and the amount of power generation is obtained in advance by experiments, etc. It is good also as storing in the memory 71 of the control part 7 at the time of manufacture shipment.

燃料電池内の水収支の動向を監視することで、燃料電池2内の水収支が減少しているときには、燃料電池内の含水量が減少して乾燥が進行し得る状況にあることを把握することが可能となり、水収支が増加しているときには、燃料電池内の含水量が増加して湿潤が進行し得る状況にあることを把握することが可能となる。   By monitoring the trend of the water balance in the fuel cell, when the water balance in the fuel cell 2 is decreasing, it is understood that the water content in the fuel cell is reduced and drying can proceed. When the water balance is increased, it becomes possible to grasp that the moisture content in the fuel cell is increased and the wetness can proceed.

なお、酸化ガスの流量は、燃料電池2の電力を消費する電力消費装置からの要求発電量に基づいて決定されるため、二つ目の条件は、電力消費装置からの要求発電量が所定発電量未満であることに置き換えることができる。   Since the flow rate of the oxidizing gas is determined based on the required power generation amount from the power consuming device that consumes the power of the fuel cell 2, the second condition is that the required power generation amount from the power consuming device is the predetermined power generation amount. It can be replaced by being less than the amount.

三つ目の条件は、燃料電池2内の水収支が所定値以下であることが該当する。所定値としては、例えば、0または0よりも少し大きな値を設定することができる。0よりも少し大きな値を設定することで、例えば、水収支が正の範囲内で減少し続けている場合には、負に陥る前にドライアップ防止制御を実行することが可能となる。   The third condition corresponds to the water balance in the fuel cell 2 being a predetermined value or less. As the predetermined value, for example, 0 or a value slightly larger than 0 can be set. By setting a value slightly larger than 0, for example, when the water balance continues to decrease within a positive range, it is possible to execute dry-up prevention control before it falls negative.

この三つ目の条件を上記所定条件に加えることで、一時的に高負荷運転から低負荷運転に移動したとき等のようにドライアップになる可能性が低いときにはドライアップ防止制御の実行を禁止させることが可能となる。ここで、ドライアップ防止制御を実行した場合には、燃料電池2の発電が停止し、遮断弁35,36が閉弁する。したがって、一時的に低負荷運転に移動したときにまでドライアップ防止制御を実行すると、高負荷運転に戻ったときに、燃料電池2の起動や、遮断弁35,36の開弁動作に応答遅れが生じ得る。それゆえに、一時的に低負荷運転に移動した状況であり、ドライアップになる可能性が低いと想定される場合には、ドライアップ防止制御の実行を抑制することで、燃料電池2の起動や、遮断弁35,36の開弁動作による応答遅れの機会を極力低減させることが可能となる。   By adding this third condition to the above-mentioned predetermined condition, execution of dry-up prevention control is prohibited when the possibility of dry-up is low, such as when moving from high-load operation to low-load operation temporarily. It becomes possible to make it. Here, when the dry-up prevention control is executed, the power generation of the fuel cell 2 is stopped, and the shutoff valves 35 and 36 are closed. Therefore, if the dry-up prevention control is executed until the vehicle is temporarily moved to the low load operation, the response is delayed when the fuel cell 2 is started or when the shut-off valves 35 and 36 are opened when the high load operation is resumed. Can occur. Therefore, in a situation where the vehicle is temporarily moved to a low-load operation and it is assumed that the possibility of dry-up is low, the start-up of the fuel cell 2 is suppressed by suppressing the execution of the dry-up prevention control. In addition, it is possible to reduce the opportunity for response delay due to the opening operation of the shutoff valves 35 and 36 as much as possible.

四つ目の条件は、SOCセンサSで測定されたバッテリ62の残存容量が所定容量以上であることが該当する。所定容量としては、例えば、バッテリ62への充電を制限するために設定された容量が該当する。したがって、バッテリ62の残存容量が所定容量以上である場合には充電が制限され、バッテリ62の残存容量が所定容量未満である場合には充電が許容されることになる。   The fourth condition corresponds to the remaining capacity of the battery 62 measured by the SOC sensor S being greater than or equal to a predetermined capacity. As the predetermined capacity, for example, a capacity set to limit charging of the battery 62 is applicable. Therefore, charging is restricted when the remaining capacity of the battery 62 is greater than or equal to a predetermined capacity, and charging is permitted when the remaining capacity of the battery 62 is less than the predetermined capacity.

制御部7は、バッテリ62の残存容量が所定容量未満である場合には、発電量を増大させる発電量増大制御を実行し、燃料電池2内の含水量を増加させる含水量増加制御を実行する。発電量増大制御としては、例えば、燃料電池2の発電量を電力消費装置からの要求発電量よりも増大させて余剰電力を発生させ、この余剰電力をバッテリ62に充電させる制御が該当する。   When the remaining capacity of the battery 62 is less than the predetermined capacity, the control unit 7 executes power generation amount increase control for increasing the power generation amount, and performs water content increase control for increasing the water content in the fuel cell 2. . The power generation amount increase control corresponds to, for example, control in which the power generation amount of the fuel cell 2 is increased more than the required power generation amount from the power consuming device to generate surplus power, and the surplus power is charged in the battery 62.

含水量増加制御としては、例えば、酸化ガスのストイキ比を低下させる制御や、燃料電池2内の酸化ガスの圧力を増加させる制御が該当する。なお、酸化ガスのストイキ比は、燃料電池2での消費酸化ガス量に対する燃料電池2への供給酸化ガス量の余剰比で表されるため、酸化ガスのストイキ比を低下させる制御は、酸化ガスの供給量を減少させる制御に置き換えることができる。   Examples of the water content increase control include control for reducing the stoichiometric ratio of the oxidizing gas and control for increasing the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell 2. Since the stoichiometric ratio of the oxidizing gas is represented by a surplus ratio of the amount of oxidizing gas supplied to the fuel cell 2 with respect to the amount of oxidizing gas consumed in the fuel cell 2, control for reducing the stoichiometric ratio of the oxidizing gas is performed by the oxidizing gas. The control can be replaced with a control for reducing the supply amount of.

この四つ目の条件を上記所定条件に加えることで、バッテリ62の残存容量が少ないときには、バッテリ62に充電してからドライアップ防止制御を実行することができるため、ドライアップ防止制御中におけるバッテリ62走行をできる限り長時間持続させることが可能となる。   By adding this fourth condition to the predetermined condition, when the remaining capacity of the battery 62 is small, the battery 62 can be executed after the battery 62 is charged. It is possible to keep the 62 running as long as possible.

なお、ドライアップ防止制御は、上述した四つの条件を全て満たしたときに実行することとしてもよいが、必ずしも全ての条件を満たす必要はない。例えば、一つ目の条件と二つ目の条件がともに満たされた場合には、高負荷運転から低負荷運転に移行して水温が高い状態であると想定することができるため、この二つの条件を満たしたときにドライアップ防止制御を実行することとしてもよい。   The dry-up prevention control may be executed when all of the above four conditions are satisfied, but it is not always necessary to satisfy all the conditions. For example, when both the first condition and the second condition are satisfied, it can be assumed that the water temperature is high by shifting from the high load operation to the low load operation. The dry-up prevention control may be executed when the condition is satisfied.

制御部7は、上述した冷却水温低下制御として、例えば、冷却水循環ポンプ53のモータの回転数を上昇させる制御や、ラジエータファン54の回転数を上昇させる制御が該当する。   The control unit 7 corresponds to, for example, control for increasing the rotation speed of the motor of the cooling water circulation pump 53 and control for increasing the rotation speed of the radiator fan 54 as the cooling water temperature lowering control described above.

次に、図2に示すフローチャートを用いて、本実施形態の燃料電池システムにおいて実行される制御処理について説明する。この制御処理は、例えば、イグニッションキーがONされたときに開始され、運転が終了するまで繰り返し実行される。   Next, control processing executed in the fuel cell system of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. This control process is started, for example, when the ignition key is turned on, and is repeatedly executed until the operation ends.

最初に、制御部7は、温度センサTで測定された冷却水の温度が所定温度よりも大きいか否かを判定する(ステップS101)。この判定がNOである場合(ステップS101;NO)には、本制御処理を終了する。   First, the control unit 7 determines whether or not the temperature of the cooling water measured by the temperature sensor T is higher than a predetermined temperature (step S101). If this determination is NO (step S101; NO), this control process ends.

一方、上記ステップS101の判定で、冷却水の温度が所定温度よりも大きいと判定された場合(ステップS101;YES)に、制御部7は、流量センサFで測定された酸化ガスの流量が所定流量未満であるか否かを判定する(ステップS102)。この判定がNOである場合(ステップS102;NO)には、本制御処理を終了する。   On the other hand, when it is determined in step S101 that the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature (step S101; YES), the control unit 7 determines that the flow rate of the oxidizing gas measured by the flow sensor F is predetermined. It is determined whether it is less than the flow rate (step S102). If this determination is NO (step S102; NO), this control process is terminated.

一方、上記ステップS102の判定で、酸化ガスの流量が所定流量未満であると判定された場合(ステップS102;YES)に、制御部7は、燃料電池内の水収支が所定値以下であるか否かを判定する(ステップS103)。この判定がNOである場合(ステップS103;NO)には、本制御処理を終了する。   On the other hand, when it is determined in step S102 that the flow rate of the oxidizing gas is less than the predetermined flow rate (step S102; YES), the control unit 7 determines whether the water balance in the fuel cell is equal to or less than the predetermined value. It is determined whether or not (step S103). If this determination is NO (step S103; NO), this control process is terminated.

一方、上記ステップS103の判定で、燃料電池内の水収支が所定値以下であると判定された場合(ステップS103;YES)に、制御部7は、SOCセンサSで測定されたバッテリ62の残存容量が所定容量以上であるか否かを判定する(ステップS104)。この判定がNOである場合(ステップS104;NO)に、制御部7は、燃料電池2の発電量を要求発電量よりも増大させて余剰電力をバッテリ62に充電させる発電量増大制御を実行する(ステップS105)。   On the other hand, when it is determined in step S103 that the water balance in the fuel cell is equal to or less than the predetermined value (step S103; YES), the control unit 7 determines that the remaining battery 62 measured by the SOC sensor S remains. It is determined whether or not the capacity is equal to or greater than a predetermined capacity (step S104). When this determination is NO (step S104; NO), the control unit 7 executes power generation amount increase control for increasing the power generation amount of the fuel cell 2 beyond the required power generation amount and charging the battery 62 with surplus power. (Step S105).

続いて、制御部7は、燃料電池2内の含水量を増加させる含水量増加制御を実行する(ステップS106)。続いて、制御部7は、冷却水の温度を低下させる冷却水温低下制御を実行し(ステップS109)、本制御処理を終了する。   Subsequently, the control unit 7 performs water content increase control for increasing the water content in the fuel cell 2 (step S106). Subsequently, the control unit 7 executes cooling water temperature lowering control for reducing the temperature of the cooling water (step S109), and ends this control process.

一方、上記ステップS104の判定で、バッテリ62の残存容量が所定容量以上であると判定された場合(ステップS104;YES)に、制御部7は、燃料電池の発電を停止させ(ステップS107)、遮断弁35,36を閉弁させる(ステップS108)。続いて、制御部7は、冷却水の温度を低下させる冷却水温低下制御を実行し(ステップS109)、本制御処理を終了する。   On the other hand, when it is determined in step S104 that the remaining capacity of the battery 62 is equal to or larger than the predetermined capacity (step S104; YES), the control unit 7 stops the power generation of the fuel cell (step S107). The shut-off valves 35 and 36 are closed (step S108). Subsequently, the control unit 7 executes cooling water temperature lowering control for reducing the temperature of the cooling water (step S109), and ends this control process.

上述してきたように、本実施形態における燃料電池システム1によれば、冷却水の温度が所定温度よりも高く、電力消費装置からの要求発電量が所定発電量未満である場合に、燃料電池2への酸化ガスの供給を遮断または許容する遮断弁35,36を閉弁させ、コンプレッサ31からの酸化ガスの供給を停止させることができるため、燃料電池2外への水の持ち出しを抑制することができる。   As described above, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature and the required power generation amount from the power consuming device is less than the predetermined power generation amount, the fuel cell 2 Since the shutoff valves 35 and 36 for shutting off or allowing the supply of the oxidizing gas to the engine can be closed and the supply of the oxidizing gas from the compressor 31 can be stopped, it is possible to suppress the water from being taken out of the fuel cell 2. Can do.

なお、上述した実施形態では、遮断弁35,36を二か所に設けているが、必ずしも二か所に設ける必要はなく、どちらか一方にのみ設けることとしてもよい。   In the above-described embodiment, the shut-off valves 35 and 36 are provided at two locations, but it is not always necessary to provide them at two locations, and may be provided only at one of them.

また、上述した実施形態では、ドライアップ防止制御において、燃料電池2の発電を停止させているが、必ずしも燃料電池を停止させる必要はない。ドライアップ防止制御で燃料電池2の発電を継続させることにすると、コンプレッサ31から酸化ガスが供給されることになるが、この場合には、例えば、調整弁38の開度を調節して、コンプレッサ31から供給される酸化ガスを、バイパス流路34を介して酸化オフガス排出流路33に排出させることとすればよい。また、ドライアップ防止制御で燃料電池2の発電を停止させるときにも、さらに調整弁38を開弁させることとしてもよい。これにより、燃料電池2に酸化ガスが流れ込む可能性をさらに削減することができる。   In the above-described embodiment, the power generation of the fuel cell 2 is stopped in the dry-up prevention control, but it is not always necessary to stop the fuel cell. If the power generation of the fuel cell 2 is continued by the dry-up prevention control, the oxidizing gas is supplied from the compressor 31. In this case, for example, the opening of the regulating valve 38 is adjusted to adjust the compressor. The oxidizing gas supplied from 31 may be discharged to the oxidizing off-gas discharge channel 33 via the bypass channel 34. Further, when the power generation of the fuel cell 2 is stopped by the dry-up prevention control, the adjustment valve 38 may be further opened. Thereby, the possibility that the oxidizing gas flows into the fuel cell 2 can be further reduced.

また、上述した実施形態における燃料電池システム1には、燃料電池2に供給される酸化ガスを加湿するための加湿器が設けられていないが、加湿器をさらに設けることとしてもよい。具体的には、酸化ガス供給流路32および酸化オフガス排出流路33に、コンプレッサ31から圧送された酸化ガスを燃料電池2から排出された酸化オフガスを用いて加湿する加湿器を設けることとしてもよい。   Moreover, although the humidifier for humidifying the oxidizing gas supplied to the fuel cell 2 is not provided in the fuel cell system 1 in the above-described embodiment, a humidifier may be further provided. Specifically, the oxidizing gas supply flow path 32 and the oxidizing off gas discharge flow path 33 may be provided with a humidifier that humidifies the oxidizing gas pumped from the compressor 31 using the oxidizing off gas discharged from the fuel cell 2. Good.

また、上述した実施形態においては、本発明に係る燃料電池システムを燃料電池車両に搭載した場合について説明しているが、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)にも本発明に係る燃料電池システムを適用することができる。また、本発明に係る燃料電池システムを、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用することもできる。   In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system according to the present invention is mounted on a fuel cell vehicle has been described. However, the present invention is also applied to various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. The fuel cell system according to the invention can be applied. Moreover, the fuel cell system according to the present invention can also be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for buildings (houses, buildings, etc.).

実施形態における燃料電池システムを模式的に示す構成図である。It is a lineblock diagram showing typically the fuel cell system in an embodiment. 実施形態における回生時制御処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control processing at the time of regeneration in embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム、2…燃料電池、3…酸化ガス配管系、4…水素ガス配管系、5…冷却系、6…電力系、7…制御部、31…コンプレッサ、32…酸化ガス供給流路、33…酸化オフガス排出流路、34…バイパス流路、35,36…遮断弁、37…背圧弁、38…調整弁、51…ラジエータ、52…冷却水循環流路、53…冷却水循環ポンプ、54…ラジエータファン、61…DC/DCコンバータ、62…バッテリ、63…トラクションインバータ、64…トラクションモータ、71…メモリ、F…流量センサ、S…SOCセンサ、T…温度センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell, 3 ... Oxidation gas piping system, 4 ... Hydrogen gas piping system, 5 ... Cooling system, 6 ... Electric power system, 7 ... Control part, 31 ... Compressor, 32 ... Oxidation gas supply flow , 33 ... Oxidized off gas discharge channel, 34 ... Bypass channel, 35, 36 ... Shut-off valve, 37 ... Back pressure valve, 38 ... Regulating valve, 51 ... Radiator, 52 ... Cooling water circulation channel, 53 ... Cooling water circulation pump, 54 ... Radiator fan, 61 ... DC / DC converter, 62 ... Battery, 63 ... Traction inverter, 64 ... Traction motor, 71 ... Memory, F ... Flow rate sensor, S ... SOC sensor, T ... Temperature sensor.

Claims (5)

反応ガスの供給を受けて当該反応ガスの電気化学反応により電力を発生する燃料電池と、
前記反応ガスのうちの前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するための酸化ガス供給流路と、
前記酸化ガス供給流路に設けられ、前記酸化ガスを前記燃料電池に供給するコンプレッサと、
前記燃料電池から排出される酸化オフガスを排出するための酸化オフガス排出流路と、
前記酸化オフガス排出流路に設けられ、前記燃料電池内の酸化ガスの圧力を調整するための背圧弁と、
少なくとも、前記酸化ガス供給流路のうちの前記コンプレッサよりも下流側または前記酸化オフガス排出流路のいずれか一方に設けられ、前記燃料電池への前記酸化ガスの供給を遮断または許容する遮断弁と、
前記燃料電池に冷却水を循環供給する冷却水循環機構と、
前記冷却水の温度が、予め設定されている最適水温範囲の上限温度よりも高く、前記燃料電池の電力を消費する電力消費装置からの要求発電量が、前記燃料電池における水の出入り状態を示す水収支を正に維持するために必要な発電量未満である場合に、前記遮断弁を閉弁させる遮断弁制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that receives supply of a reactive gas and generates electric power by an electrochemical reaction of the reactive gas;
An oxidizing gas supply channel for supplying the oxidizing gas of the reaction gas to the fuel cell;
A compressor that is provided in the oxidizing gas supply flow path and supplies the oxidizing gas to the fuel cell;
An oxidation off-gas discharge flow path for discharging the oxidation off-gas discharged from the fuel cell;
A back pressure valve provided in the oxidizing off-gas discharge flow path for adjusting the pressure of the oxidizing gas in the fuel cell;
A shutoff valve provided at least on either the downstream side of the compressor in the oxidizing gas supply flow path or on the oxidizing offgas discharge flow path and shuts off or allows the supply of the oxidizing gas to the fuel cell; ,
A cooling water circulation mechanism that circulates and supplies cooling water to the fuel cell;
The temperature of the cooling water is higher than the preset upper limit temperature of the optimum water temperature range, and the required power generation amount from the power consuming device that consumes the power of the fuel cell indicates the state of water entering and exiting the fuel cell. Shut-off valve control means for closing the shut-off valve when the amount of power generation is less than that required to maintain the water balance positively ;
A fuel cell system comprising:
前記遮断弁制御手段によって前記遮断弁が閉弁させられる際に、前記燃料電池の発電を停止させる発電停止制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising power generation stop control means for stopping power generation of the fuel cell when the cutoff valve is closed by the cutoff valve control means. 前記燃料電池の電力を充電可能な電部と、
前記遮断弁制御手段による前記遮断弁の閉弁に先立って、前記蓄電部の残存容量が当該蓄電部への充電を制限するために設定された所定容量未満である場合に、前記残存容量が前記所定容量以上になるまで前記燃料電池を発電させて前記発電電力を前記蓄電部に充電させる充電制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池システム。
A charge reservoir portion can be charged with electric power of the fuel cell,
Prior to closing the shut-off valve by the shut-off valve control means, when the remaining capacity of the power storage unit is less than a predetermined capacity set to limit charging of the power storage unit, the remaining capacity is 3. The fuel cell system according to claim 1, further comprising: charge control means for causing the fuel cell to generate power until a predetermined capacity or more is reached and charging the power storage unit with the generated power.
前記遮断弁制御手段は、前記燃料電池の発電によって生成される水分量、前記燃料電池外に持ち出される水分量よりも多い場合には、前記遮断弁を閉弁させないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 Wherein said cutoff valve control means, the amount of water produced by power generation of the fuel cell, when the fuel cell outer water content by remote often brought in is characterized in that not closed the shut-off valve Item 4. The fuel cell system according to any one of Items 1 to 3. 前記酸化ガス供給流路の前記コンプレッサの下流側から分岐し、前記燃料電池をバイパスして前記酸化オフガス排出流路に合流するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記酸化ガス供給流路から前記酸化オフガス排出流路に合流させる前記酸化ガスの流量を調整するための調整弁と、
前記遮断弁制御手段によって前記遮断弁が閉弁させられる際に、前記調整弁を開弁させる調整弁制御手段と、をさらに備え、
前記遮断弁は、少なくとも、前記酸化ガス供給流路のうちの前記バイパス流路への分岐点よりも下流側または前記酸化オフガス排出流路のうちの前記バイパス流路との合流点よりも上流側のいずれか一方に設けられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
A bypass flow path that branches from the downstream side of the compressor of the oxidizing gas supply flow path, bypasses the fuel cell, and joins the oxidizing off gas discharge flow path;
An adjustment valve for adjusting a flow rate of the oxidizing gas provided in the bypass flow path and joined from the oxidizing gas supply flow path to the oxidizing off-gas discharge flow path;
Adjusting valve control means for opening the adjusting valve when the shut-off valve is closed by the shut-off valve control means; and
The shut-off valve is at least downstream from a branch point to the bypass flow channel in the oxidizing gas supply flow channel or upstream from a junction point with the bypass flow channel in the oxidation off-gas discharge flow channel. It is provided in any one of these, The fuel cell system of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8570814B2 (en) 1995-02-27 2013-10-29 Mlc Intellectual Property, Llc Memory apparatus including programmable non-volatile multi-bit memory cell, and apparatus and method for demarcating memory states of the cell

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016009518A (en) * 2014-06-20 2016-01-18 本田技研工業株式会社 Method of operating fuel battery system
JP6161580B2 (en) * 2014-06-30 2017-07-12 本田技研工業株式会社 Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP7455001B2 (en) * 2020-05-29 2024-03-25 本田技研工業株式会社 Control system, moving object, and control method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6488345B1 (en) * 2001-08-16 2002-12-03 General Motors Corporation Regenerative braking system for a batteriless fuel cell vehicle
JP4154997B2 (en) * 2002-10-30 2008-09-24 日産自動車株式会社 Control device for fuel cell vehicle
JP2007157586A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Toyota Motor Corp Fuel cell system and its control method
JP2008165994A (en) * 2006-12-27 2008-07-17 Toyota Motor Corp Control device of fuel cell system, and fuel cell system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8570814B2 (en) 1995-02-27 2013-10-29 Mlc Intellectual Property, Llc Memory apparatus including programmable non-volatile multi-bit memory cell, and apparatus and method for demarcating memory states of the cell

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