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JP7120939B2 - FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM - Google Patents
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JP7120939B2 - FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM - Google Patents

FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING FUEL CELL SYSTEM Download PDF

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Description

本発明は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、を備えた燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法に関する。 The present invention provides a fuel cell system including a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction of reactant gases, and a scavenging gas supply section for circulating the scavenging gas in a reactant gas flow path in the fuel cell, and a fuel cell system. Regarding the control method.

この種の燃料電池システムとして、例えば、特許文献1には、氷点下等の低温時に燃料電池の発電を開始してから短時間で停止する特殊発電停止処理(低温時短時間発電停止処理)が行われた場合に、燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより燃料電池内の滞留水を排出する掃気処理を行う技術的思想が開示されている。 As a fuel cell system of this type, for example, in Patent Document 1, a special power generation stop process (low temperature short time power generation stop process) is performed to stop power generation of the fuel cell in a short time after it starts at low temperatures such as below freezing. A technical idea is disclosed to carry out a scavenging process in which water remaining in the fuel cell is discharged by circulating the scavenging gas in the reactant gas flow path in the fuel cell.

特許第5086584号公報Japanese Patent No. 5086584

ところで、上述した特殊発電停止処理が行われた場合、通常の発電停止処理が行われた時に比べて燃料電池内の滞留水が多く溜まる。そのため、例えば、特殊発電停止処理後に行われる掃気処理の掃気度合を通常の発電停止処理後に行われる通常掃気処理の掃気度合と同じにすると、燃料電池内の滞留水量を効果的に低減することができないおそれがある。 By the way, when the above-described special power generation stop processing is performed, more water remains in the fuel cell than when the normal power generation stop processing is performed. Therefore, for example, if the scavenging degree of the scavenging process performed after the special power generation stop process is the same as that of the normal scavenging process performed after the normal power generation stop process, it is possible to effectively reduce the amount of water remaining in the fuel cell. It may not be possible.

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、特殊発電停止処理が行われた場合であっても、燃料電池内の滞留水量を効果的に低減し、次回の燃料電池の安定的な発電を確保することができる燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and effectively reduces the amount of water remaining in the fuel cell even when the special power generation stop processing is performed, so that the next fuel cell can be recharged. An object of the present invention is to provide a fuel cell system and a method of controlling the fuel cell system that can ensure stable power generation.

本発明の一態様は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、前記燃料電池の温度が掃気開始温度よりも低下した際に、前記燃料電池の発電停止状態で前記掃気ガス供給部から前記反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する掃気処理を行う掃気制御部と、前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定部と、前記掃気制御部は、前記発電判定部によって前記特殊発電停止処理と判定される前に行われる通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊発電停止処理と判定された後に行われる特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システムである。 One aspect of the present invention includes a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction of reactant gases, a scavenging gas supply unit that distributes scavenging gas to a reactant gas flow path in the fuel cell, and a scavenging gas supply unit that causes the scavenging gas to flow through the reaction gas flow path in the fuel cell. When the temperature drops below the starting temperature, the scavenging process is performed to discharge stagnant water in the fuel cell by circulating the scavenging gas from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the fuel cell is in a state where power generation is stopped. a scavenging control unit; and a power generation determination unit that determines that a special power generation stop process is performed when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during start-up operation of the fuel cell. Then, the scavenging control unit determines that the scavenging degree of the special scavenging process performed after the special scavenging process is determined to be the special scavenging process performed before the special scavenging process is determined to be the special scavenging process performed by the power generation determining unit. A fuel cell system that increases the degree of scavenging.

本発明の他の態様は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定ステップと、前記特殊発電停止処理ではないと前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する通常掃気処理を行う通常掃気処理ステップと、前記特殊発電停止処理であると前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する特殊掃気処理を行う特殊掃気処理ステップと、を行い、前記特殊掃気処理ステップでは、前記通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システムの制御方法である。 Another aspect of the present invention is a fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction of reactant gases; wherein the power generation is determined to be a special power generation stop process when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during start-up operation of the fuel cell. a determining step, when it is determined by the power generation determining step that the special power generation stopping process is not performed, the scavenging gas is circulated from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path in the state where the power generation of the fuel cell is stopped, and the fuel is a normal scavenging process step of performing a normal scavenging process for discharging stagnant water in the battery; and a scavenging gas supply unit in a state where power generation of the fuel cell is stopped when the power generation determining step determines that the special power generation stopping process is performed. a special scavenging process step of performing a special scavenging process for discharging stagnant water in the fuel cell by circulating the scavenging gas from the reaction gas flow path to the reaction gas flow path, and A control method for a fuel cell system, wherein the scavenging degree of the special scavenging process is made larger than the degree.

本発明によれば、特殊掃気処理の掃気度合を通常掃気処理の掃気度合よりも大きくしているため、特殊発電停止処理が行われた場合であっても、燃料電池内の滞留水量を効果的に低減することができる。従って、次回の燃料電池の安定的な発電を確保することができる。 According to the present invention, the degree of scavenging in the special scavenging process is higher than that in the normal scavenging process. can be reduced to Therefore, it is possible to ensure stable power generation of the fuel cell next time.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1の燃料電池の一部省略縦断面図である。FIG. 2 is a partially omitted longitudinal cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1; 図1の燃料電池システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。2 is a flow chart for explaining a control method of the fuel cell system of FIG. 1; 図1の燃料電池システムの制御方法を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart for explaining a control method of the fuel cell system of FIG. 1; FIG. 特殊発電停止処理の連続回数と掃気ガスの流量との関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the number of consecutive times of special power generation stop processing and the flow rate of scavenging gas.

以下、本発明に係る燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a fuel cell system and a control method for a fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1に示す燃料電池システム10は、例えば、燃料電池電気自動車等の図示しない燃料電池車両に搭載される。ただし、燃料電池システム10は、燃料電池車両を除く種々の移動体に搭載してもよいし、定置型としても用いることができる。 A fuel cell system 10 shown in FIG. 1 is mounted in a fuel cell vehicle (not shown) such as a fuel cell electric vehicle. However, the fuel cell system 10 may be mounted on various moving bodies other than fuel cell vehicles, or may be used as a stationary type.

燃料電池システム10は、燃料電池12、燃料ガス供給装置14、酸化剤ガス供給装置16、冷却媒体供給装置18、バッテリ20及び制御部22を備える。 The fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 , a fuel gas supply device 14 , an oxidant gas supply device 16 , a cooling medium supply device 18 , a battery 20 and a controller 22 .

図2において、燃料電池12は、燃料ガス(例えば、水素ガス)と酸化剤ガス(例えば、空気)との電気化学反応により発電する。燃料電池12は、水平方向に積層される複数の発電セル24を備えた燃料電池スタックとして構成されている。発電セル24は、電解質膜・電極構造体26を第1セパレータ28及び第2セパレータ30で挟持して構成される。第1セパレータ28及び第2セパレータ30は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。 In FIG. 2, the fuel cell 12 generates electricity through an electrochemical reaction between a fuel gas (eg, hydrogen gas) and an oxidant gas (eg, air). The fuel cell 12 is configured as a fuel cell stack including a plurality of power generation cells 24 stacked horizontally. The power generation cell 24 is configured by sandwiching an electrolyte membrane/electrode structure 26 between a first separator 28 and a second separator 30 . The first separator 28 and the second separator 30 are composed of metal separators or carbon separators.

電解質膜・電極構造体26は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である電解質膜32(固体高分子電解質膜)と、電解質膜32を挟持するアノード電極34及びカソード電極36とを備える。電解質膜32は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質が使用される。 The electrolyte membrane/electrode assembly 26 includes, for example, an electrolyte membrane 32 (solid polymer electrolyte membrane) which is a thin film of perfluorosulfonic acid containing water, and an anode electrode 34 and a cathode electrode 36 which sandwich the electrolyte membrane 32. Prepare. For the electrolyte membrane 32, an HC (hydrocarbon)-based electrolyte is used in addition to the fluorine-based electrolyte.

第1セパレータ28と電解質膜・電極構造体26との間には、アノード電極34に燃料ガスを導くための燃料ガス流路38が設けられている。第2セパレータ30と電解質膜・電極構造体26との間には、カソード電極36に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路40が設けられている。第1セパレータ28と第2セパレータ30との間には、発電セル24を冷却するための冷却媒体が流通する冷却媒体流路42が設けられている。 A fuel gas channel 38 is provided between the first separator 28 and the electrolyte membrane electrode assembly 26 to guide the fuel gas to the anode electrode 34 . An oxidizing gas flow path 40 for supplying an oxidizing gas to the cathode electrode 36 is provided between the second separator 30 and the electrolyte membrane electrode assembly 26 . Between the first separator 28 and the second separator 30, a cooling medium flow path 42 through which a cooling medium for cooling the power generation cells 24 flows is provided.

図1に示すように、燃料電池12には、燃料ガス入口44a、燃料ガス出口44b、酸化剤ガス入口46a、酸化剤ガス出口46b、冷却媒体入口48a及び冷却媒体出口48bが設けられる。 As shown in FIG. 1, the fuel cell 12 is provided with a fuel gas inlet 44a, a fuel gas outlet 44b, an oxidant gas inlet 46a, an oxidant gas outlet 46b, a coolant inlet 48a and a coolant outlet 48b.

図1及び図2において、燃料ガス入口44aの内孔は、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない燃料ガス入口連通孔を介して燃料ガス流路38の供給側に連通する。燃料ガス出口44bは、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない燃料ガス出口連通孔を介して燃料ガス流路38の排出側に連通する。燃料ガス流路38、燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔により、アノード流路50(図1参照)が構成される。 1 and 2, the inner hole of the fuel gas inlet 44a communicates with the supply side of the fuel gas flow path 38 via a fuel gas inlet communication hole (not shown) penetrating each power generating cell 24 in the stacking direction. The fuel gas outlet 44b communicates with the discharge side of the fuel gas flow path 38 through a fuel gas outlet communication hole (not shown) penetrating each power generation cell 24 in the stacking direction. An anode channel 50 (see FIG. 1) is configured by the fuel gas channel 38, the fuel gas inlet communication hole, and the fuel gas outlet communication hole.

酸化剤ガス入口46aの内孔は、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない酸化剤ガス入口連通孔を介して酸化剤ガス流路40の供給側に連通する。酸化剤ガス出口46bの内孔は、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない酸化剤ガス出口連通孔を介して酸化剤ガス流路40の排出側に連通する。酸化剤ガス流路40、酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔により、カソード流路52(図1参照)が構成される。 The inner hole of the oxidant gas inlet 46 a communicates with the supply side of the oxidant gas channel 40 via an oxidant gas inlet communication hole (not shown) that penetrates each power generation cell 24 in the stacking direction. The inner hole of the oxidizing gas outlet 46b communicates with the discharge side of the oxidizing gas flow path 40 via an oxidizing gas outlet communication hole (not shown) penetrating each power generating cell 24 in the stacking direction. A cathode flow path 52 (see FIG. 1) is configured by the oxidizing gas flow path 40, the oxidizing gas inlet communication hole, and the oxidizing gas outlet communication hole.

冷却媒体入口48aの内孔は、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない冷却媒体入口連通孔を介して冷却媒体流路42の供給側に連通する。冷却媒体出口48bの内孔は、各発電セル24を積層方向に貫通する図示しない冷却媒体出口連通孔を介して冷却媒体流路42の排出側に連通する。 The inner hole of the cooling medium inlet 48a communicates with the supply side of the cooling medium flow path 42 via a cooling medium inlet communication hole (not shown) penetrating each power generating cell 24 in the stacking direction. The inner hole of the cooling medium outlet 48b communicates with the discharge side of the cooling medium flow path 42 via a cooling medium outlet communication hole (not shown) that penetrates the power generating cells 24 in the stacking direction.

図1に示すように、燃料ガス供給装置14は、燃料電池12に燃料ガスを供給する。燃料ガス供給装置14は、燃料ガス供給部54と、燃料ガス供給部54から供給された燃料ガスを燃料ガス入口44aに導く燃料ガス導入路56とを備える。燃料ガス供給部54は、高圧の燃料ガス(高圧水素)を貯留する図示しない燃料ガスタンク(水素ガスタンク)、燃料ガスの圧力調整弁等を含む。 As shown in FIG. 1, the fuel gas supply device 14 supplies fuel gas to the fuel cell 12 . The fuel gas supply device 14 includes a fuel gas supply section 54 and a fuel gas introduction path 56 that guides the fuel gas supplied from the fuel gas supply section 54 to the fuel gas inlet 44a. The fuel gas supply unit 54 includes a fuel gas tank (hydrogen gas tank) (not shown) that stores high-pressure fuel gas (high-pressure hydrogen), a pressure control valve for the fuel gas, and the like.

燃料電池12の燃料ガス出口44bには、燃料ガス排出路58が連結されている。燃料ガス排出路58は、アノード電極34で少なくとも一部が使用された燃料ガスである燃料排ガスを燃料電池12から導出する。 A fuel gas discharge path 58 is connected to the fuel gas outlet 44b of the fuel cell 12 . The fuel gas discharge path 58 leads from the fuel cell 12 the fuel exhaust gas, which is the fuel gas at least partially used in the anode electrode 34 .

燃料ガス排出路58に導かれた燃料排ガスは、燃料ガス供給部54に導入して燃料電池12に循環させてもよいし、酸化剤排ガスで希釈して大気中に排出してよい。 The fuel exhaust gas guided to the fuel gas discharge path 58 may be introduced into the fuel gas supply unit 54 and circulated to the fuel cell 12, or may be diluted with the oxidant exhaust gas and discharged into the atmosphere.

酸化剤ガス供給装置16は、燃料電池12に酸化剤ガスを供給する。酸化剤ガス供給装置16は、酸化剤ガス供給部60と、酸化剤ガス供給部60から供給された酸化剤ガスを酸化剤ガス入口46aに導く酸化剤ガス導入路62とを備える。酸化剤ガス供給部60としては、例えば、大気から空気を圧縮して供給するエアポンプが用いられる。 The oxidant gas supply device 16 supplies oxidant gas to the fuel cell 12 . The oxidant gas supply device 16 includes an oxidant gas supply unit 60 and an oxidant gas introduction path 62 that guides the oxidant gas supplied from the oxidant gas supply unit 60 to the oxidant gas inlet 46a. As the oxidant gas supply unit 60, for example, an air pump that compresses and supplies air from the atmosphere is used.

燃料電池12の酸化剤ガス出口46bには、酸化剤ガス排出路66が連結されている。酸化剤ガス排出路66は、カソード電極36で少なくとも一部が使用された酸化剤ガスである酸化剤排ガスを大気中に排出する。 An oxidant gas outlet 46 b of the fuel cell 12 is connected to an oxidant gas discharge path 66 . The oxidizing gas discharge path 66 discharges oxidizing exhaust gas, which is the oxidizing gas at least partially used in the cathode electrode 36, into the atmosphere.

冷却媒体供給装置18は、冷却媒体供給路68、冷却媒体排出路70、冷却媒体を循環させるポンプ72及びラジエータ74を備える。冷却媒体としては、水又はエチレングリコールを主成分とする液体が用いられる。冷却媒体供給路68の一端は冷却媒体入口48aに接続され、冷却媒体供給路68の他端はラジエータ74に接続される。冷却媒体排出路70の一端は冷却媒体出口48bに接続され、冷却媒体排出路70の他端はラジエータ74に接続される。ポンプ72は、冷却媒体供給路68に設けられる。 The cooling medium supply device 18 includes a cooling medium supply path 68 , a cooling medium discharge path 70 , a pump 72 for circulating the cooling medium, and a radiator 74 . As the cooling medium, water or a liquid containing ethylene glycol as a main component is used. One end of the cooling medium supply path 68 is connected to the cooling medium inlet 48 a and the other end of the cooling medium supply path 68 is connected to the radiator 74 . One end of the cooling medium discharge path 70 is connected to the cooling medium outlet 48 b and the other end of the cooling medium discharge path 70 is connected to the radiator 74 . A pump 72 is provided in the cooling medium supply path 68 .

このような燃料電池システム10は、燃料電池12内の滞留水を排出するための掃気ガスを供給する掃気ガス供給部76を備える。掃気ガス供給部76は、燃料電池12内の反応ガス流路78に掃気ガスを流通させる。 The fuel cell system 10 as described above includes a scavenging gas supply unit 76 that supplies scavenging gas for discharging water remaining in the fuel cell 12 . The scavenging gas supply unit 76 distributes the scavenging gas to the reaction gas flow path 78 inside the fuel cell 12 .

反応ガス流路78は、アノード流路50とカソード流路52とからなる。本実施形態において、掃気ガス供給部76は、カソード流路52に掃気ガスとしての酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス供給部60である。すなわち、燃料電池システム10では、カソード流路52内の滞留水を掃気ガス(酸化剤ガス)によって排出することができる。 The reactant gas channel 78 consists of an anode channel 50 and a cathode channel 52 . In the present embodiment, the scavenging gas supply unit 76 is the oxidant gas supply unit 60 for circulating the oxidant gas as the scavenging gas to the cathode channel 52 . That is, in the fuel cell system 10, the accumulated water in the cathode channel 52 can be discharged by the scavenging gas (oxidant gas).

ただし、掃気ガス供給部76は、アノード流路50に掃気ガスとしての酸化剤ガスを流通させてもよい。この場合、アノード流路50内の滞留水についても掃気ガスによって排出することが可能となる。 However, the scavenging gas supply unit 76 may allow the oxidant gas as the scavenging gas to flow through the anode channel 50 . In this case, it is also possible to discharge water remaining in the anode channel 50 by the scavenging gas.

燃料ガス供給部54及び酸化剤ガス供給部60は、燃料電池12に反応ガス(燃料ガス及び酸化剤ガス)を供給する反応ガス供給部を構成する。 The fuel gas supply unit 54 and the oxidant gas supply unit 60 constitute a reaction gas supply unit that supplies reaction gas (fuel gas and oxidant gas) to the fuel cell 12 .

制御部22には、各種センサからの信号が入力される。これらセンサは、例えば、温度センサ82、電流・電圧センサ84及びイグニッションスイッチ(以下、「IGスイッチ86」と呼ぶ。)を含む。温度センサ82は、燃料電池12の温度を取得する。具体的には、温度センサ82は、冷却媒体出口48bの内孔又はその近傍を流通する冷却媒体の温度を取得する。これにより、燃料電池12の温度を精度よく取得することができる。 Signals from various sensors are input to the control unit 22 . These sensors include, for example, a temperature sensor 82, a current/voltage sensor 84 and an ignition switch (hereinafter referred to as "IG switch 86"). A temperature sensor 82 acquires the temperature of the fuel cell 12 . Specifically, the temperature sensor 82 acquires the temperature of the cooling medium flowing through the inner hole of the cooling medium outlet 48b or its vicinity. Thereby, the temperature of the fuel cell 12 can be obtained with high accuracy.

温度センサ82は、燃料ガス出口44b部の内孔又はその近傍を流通する燃料ガスの温度を取得してもよいし、酸化剤ガス出口46b部の内孔又はその近傍を流通する酸化剤ガスの温度を取得してもよい。電流・電圧センサ84は、燃料電池12の発電電流及び発電電圧を検出する。また、制御部22には、燃料電池12のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定部87からの信号が入力される。 The temperature sensor 82 may acquire the temperature of the fuel gas flowing through or near the inner hole of the fuel gas outlet 44b or the temperature of the oxidizing gas flowing through or near the inner hole of the oxidizing gas outlet 46b. You can get the temperature. A current/voltage sensor 84 detects the generated current and generated voltage of the fuel cell 12 . A signal from an impedance measurement unit 87 that measures the impedance value of the fuel cell 12 is also input to the control unit 22 .

制御部22は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、CPU(中央処理装置)、メモリであるROM、RAM等を有しており、CPUがROMに記憶されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部(機能実現手段)として機能する。なお、各種機能実現部は、ハードウエアとしての機能実現器により構成することもできる。 The control unit 22 is a computer including a microcomputer, and has a CPU (Central Processing Unit) and memory such as ROM and RAM. It functions as an implementation unit (function implementation means). It should be noted that the various function realization units can also be configured by a function realization device as hardware.

制御部22は、燃料電池制御部88、暖機制御部90、温度判定部92、掃気制御部94、発電判定部96、特殊発電停止処理の回数判定部98及び掃気制限判定部100を有する。 The control unit 22 has a fuel cell control unit 88 , a warm-up control unit 90 , a temperature determination unit 92 , a scavenging control unit 94 , a power generation determination unit 96 , a special power generation stop processing frequency determination unit 98 , and a scavenging limit determination unit 100 .

燃料電池制御部88は、燃料ガス供給部54及び酸化剤ガス供給部60のそれぞれの駆動を制御し、燃料電池12に導かれる反応ガス(燃料ガス及び酸化剤ガス)の流量及び圧力等を調整する。暖機制御部90は、燃料電池12が発電停止された直後に再始動して所定の暖機時間だけ燃料電池12を発電させる。 The fuel cell control unit 88 controls the driving of each of the fuel gas supply unit 54 and the oxidant gas supply unit 60, and adjusts the flow rate, pressure, etc. of the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) guided to the fuel cell 12. do. The warm-up control unit 90 restarts the fuel cell 12 immediately after power generation is stopped, and causes the fuel cell 12 to generate power for a predetermined warm-up time.

温度判定部92は、燃料電池12の温度が掃気開始温度以下になったか否かを判定する。掃気開始温度は、予め設定されて制御部22のメモリに記憶されている。掃気制御部94は、燃料電池12の発電停止状態で掃気ガス供給部76からカソード流路52(反応ガス流路78)に掃気ガスを流通させることにより燃料電池12内の滞留水を排出する掃気処理を行う。 The temperature determination unit 92 determines whether the temperature of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature. The scavenging start temperature is preset and stored in the memory of the controller 22 . The scavenging control unit 94 circulates the scavenging gas from the scavenging gas supply unit 76 to the cathode flow channel 52 (reactant gas flow channel 78) while the fuel cell 12 is in a state where power generation is stopped, thereby discharging water remaining in the fuel cell 12. process.

発電判定部96は、燃料電池12の特殊発電停止処理が行われたか否かを判定する。特殊発電停止処理とは、低温時(氷点下時)に、燃料電池12の発電を開始した後、直ぐに発電停止を行う処理をいう。換言すれば、特殊発電停止処理とは、低温時に燃料電池12をちょっとだけ起動して停止させる処理をいう。 The power generation determination unit 96 determines whether or not special power generation stop processing of the fuel cell 12 has been performed. The special power generation stop process is a process of stopping power generation immediately after starting power generation of the fuel cell 12 when the temperature is low (when the temperature is below freezing). In other words, the special power generation stopping process is a process of starting the fuel cell 12 for a short time and then stopping it when the temperature is low.

回数判定部98は、特殊発電停止処理が複数回(2回以上)連続して行われたか否かを判定する。掃気制限判定部100は、特殊発電停止処理の連続回数が掃気制限回数未満であるか否かを判定する。掃気制限回数は、予め設定されて制御部22のメモリに記憶されている。 The number-of-times determination unit 98 determines whether or not the special power generation stop processing has been performed a plurality of times (two or more times) in succession. The scavenging limit determination unit 100 determines whether or not the number of consecutive special power generation stop processes is less than the scavenging limit number of times. The scavenging limit number of times is preset and stored in the memory of the controller 22 .

このように構成される燃料電池システム10の制御方法について、以下に説明する。 A control method for the fuel cell system 10 configured in this manner will be described below.

図3に示すように、ステップS1において、制御部22は、燃料電池12の運転中にIGスイッチ86からオフ信号を受信したか否かを判定する。ステップS1は、制御部22がIGスイッチ86からオフ信号を受信するまで繰り返し行われる。 As shown in FIG. 3, in step S1, the control unit 22 determines whether or not an OFF signal has been received from the IG switch 86 while the fuel cell 12 is in operation. Step S<b>1 is repeated until control unit 22 receives an off signal from IG switch 86 .

制御部22がIGスイッチ86からオフ信号を受信すると(ステップS1:YES)、ステップS2において、燃料電池制御部88は、燃料電池12を発電停止する(図4の時点t1参照)。この際、燃料電池車両は停止している(燃料電池車両の車速は0である)。 When the control unit 22 receives the OFF signal from the IG switch 86 (step S1: YES), the fuel cell control unit 88 stops the fuel cell 12 in step S2 (see time t1 in FIG. 4). At this time, the fuel cell vehicle is stopped (vehicle speed of the fuel cell vehicle is 0).

続いて、ステップS3(発電判定ステップ)において、発電判定部96は、今回の発電停止処理が特殊発電停止処理であったか否かを判定する。具体的には、発電判定部96は、燃料電池12の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する。 Subsequently, in step S3 (power generation determination step), the power generation determination unit 96 determines whether or not the current power generation stop processing was the special power generation stop processing. Specifically, the power generation determination unit 96 performs special power generation stop processing when the temperature of the fuel cell 12 at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during startup operation of the fuel cell 12. I judge.

換言すれば、発電判定部96は、燃料電池12の発電開始時の外気温が氷点下であり、且つ燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する。所定温度は、燃料電池12内で発生した滞留水が凍結する氷点である0℃に設定される。ただし、所定温度は、0℃より高く設定されていてもよい。 In other words, the power generation determination unit 96 determines that the special power generation stop processing is performed when the outside temperature is below freezing when the fuel cell 12 starts power generation and power generation is stopped during startup operation of the fuel cell 12. do. The predetermined temperature is set to 0° C., which is the freezing point at which water generated in the fuel cell 12 freezes. However, the predetermined temperature may be set higher than 0°C.

発電判定部96は、燃料電池12の発電開始時の温度、燃料電池車両の車速及び燃料電池12の発電電流に基づいて特殊発電停止処理であるか否かを判定する。具体的には、発電判定部96は、燃料電池12の発電開始時の温度が所定温度(例えば0℃)以下であり、発電停止時の車速が0であり、発電停止直前に発電電流が制限されていた場合に、特殊発電停止処理であると判定する。すなわち、発電判定部96は、発電電流が制限されている状態で発電停止された場合に燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われたと判定する。 The power generation determination unit 96 determines whether or not special power generation stop processing is performed based on the temperature of the fuel cell 12 at the start of power generation, the vehicle speed of the fuel cell vehicle, and the current generated by the fuel cell 12 . Specifically, the power generation determination unit 96 determines that the temperature of the fuel cell 12 at the start of power generation is below a predetermined temperature (for example, 0° C.), the vehicle speed at the time of power generation stop is 0, and the power generation current is limited immediately before the power generation is stopped. If so, it is determined to be special power generation stop processing. In other words, the power generation determination unit 96 determines that power generation has been stopped during the startup operation of the fuel cell 12 when power generation is stopped in a state where the generated current is limited.

ただし、発電判定部96は、例えば、燃料電池12の積算発電量が所定発電量未満であった場合に燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われたと判定してもよい。積算発電量は、電流・電圧センサ84によって検出される発電電流及び発電電圧と、発電開始から発電停止までの経過時間とに基づいて算出される電力量である。また、発電判定部96は、燃料電池12の発電開始から発電停止までの経過時間のみに基づいて燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われたか否かを判定してもよい。 However, the power generation determining unit 96 may determine that the power generation has been stopped during the start-up operation of the fuel cell 12 when, for example, the integrated power generation amount of the fuel cell 12 is less than the predetermined power generation amount. The integrated power generation amount is the power amount calculated based on the generated current and generated voltage detected by the current/voltage sensor 84 and the elapsed time from the start of power generation to the stop of power generation. Alternatively, the power generation determination unit 96 may determine whether or not power generation has been stopped during startup operation of the fuel cell 12 based only on the elapsed time from the start of power generation of the fuel cell 12 to the stop of power generation.

特殊発電停止処理ではないと発電判定部96によって判定された場合(ステップS3:NO)、ステップS4において、温度判定部92は、燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったか否かを判定する。掃気開始温度Taは、燃料電池12内で発生した滞留水が凍結する氷点である0℃よりも高い温度に設定される。具体的には、掃気開始温度Taは、外気温度が0℃である時の燃料電池12の温度が用いられる。掃気開始温度Taは、0℃よりも高く、5℃よりも低い温度に設定するのが好ましい。この場合、燃料電池12内の滞留水が凍結する前に掃気処理を開始することができる。 When the power generation determining unit 96 determines that the special power generation stopping process is not performed (step S3: NO), in step S4, the temperature determining unit 92 determines whether the temperature T of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature Ta. judge. The scavenging start temperature Ta is set to a temperature higher than 0° C., which is the freezing point at which water generated in the fuel cell 12 freezes. Specifically, the temperature of the fuel cell 12 when the outside air temperature is 0° C. is used as the scavenging start temperature Ta. The scavenging start temperature Ta is preferably set to a temperature higher than 0°C and lower than 5°C. In this case, the scavenging process can be started before the water remaining in the fuel cell 12 freezes.

燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったと温度判定部92によって判定された場合(ステップS4:YES)、ステップS5において、掃気制御部94は、通常掃気処理を行う(図4の時点t2参照)。具体的には、掃気制御部94は、掃気ガス供給部76(酸化剤ガス供給部60)から燃料電池12のカソード流路52内に掃気ガス(酸化剤ガス)を流通させる。これにより、掃気ガスによって燃料電池12内の滞留水量が減少し、次回の氷点下起動が良好に行われる(図4参照)。 When the temperature determination unit 92 determines that the temperature T of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature Ta (step S4: YES), in step S5, the scavenging control unit 94 performs normal scavenging processing (see FIG. 4). See time t2). Specifically, the scavenging control unit 94 circulates the scavenging gas (oxidant gas) from the scavenging gas supply unit 76 (oxidant gas supply unit 60 ) into the cathode flow path 52 of the fuel cell 12 . As a result, the amount of water remaining in the fuel cell 12 is reduced by the scavenging gas, and the next subzero start-up can be carried out satisfactorily (see FIG. 4).

その後、ステップS6において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。ステップS6は、制御部22がIGスイッチ86からオン信号を受信するまで繰り返し行われる。 Thereafter, in step S6, control unit 22 determines whether or not an ON signal for IG switch 86 has been received. Step S<b>6 is repeated until control unit 22 receives an ON signal from IG switch 86 .

制御部22がIGスイッチ86からオン信号を受信すると(ステップS6:YES)、ステップS7において、燃料電池制御部88は、燃料電池12を通常起動させる(図4の時点t3参照)。すなわち、燃料電池制御部88は、燃料ガス供給部54から燃料電池12に燃料ガスを供給するとともに酸化剤ガス供給部60から燃料電池12に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池12を発電(起動)させる。これにより一連の動作フローが終了する。 When the controller 22 receives the ON signal from the IG switch 86 (step S6: YES), the fuel cell controller 88 normally starts the fuel cell 12 in step S7 (see time t3 in FIG. 4). That is, the fuel cell control unit 88 supplies the fuel gas from the fuel gas supply unit 54 to the fuel cell 12 and the oxidant gas from the oxidant gas supply unit 60 to the fuel cell 12, thereby causing the fuel cell 12 to generate power. (activate). This completes a series of operation flows.

ステップS4において、燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Taよりも高いと温度判定部92によって判定された場合(ステップS4:NO)、ステップS8において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信しなかった場合(ステップS8:NO)、ステップS4の処理が再度行われる。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信した場合(ステップS8:YES)、ステップS7において通常起動処理が行われる。 If the temperature determination unit 92 determines in step S4 that the temperature T of the fuel cell 12 is higher than the scavenging start temperature Ta (step S4: NO), in step S8, the control unit 22 turns on the IG switch 86. is received. If the controller 22 does not receive the ON signal of the IG switch 86 (step S8: NO), the process of step S4 is performed again. When the control unit 22 receives the ON signal of the IG switch 86 (step S8: YES), normal activation processing is performed in step S7.

ステップS3において、特殊発電停止処理であると発電判定部96によって判定された場合(ステップS3:YES)、ステップS9(暖気ステップ)において、暖機制御部90は、燃料電池12の暖機処理を行う(図4の時点t4参照)。 In step S3, if the power generation determining unit 96 determines that the special power generation stopping process is performed (step S3: YES), in step S9 (warming step), the warm-up control unit 90 performs warm-up processing for the fuel cell 12. (see time t4 in FIG. 4).

具体的には、暖機制御部90は、燃料電池12の発電が停止された直後に燃料ガス供給部54から燃料電池12に燃料ガスを供給するとともに酸化剤ガス供給部60から燃料電池12に酸化剤ガスを供給することにより、燃料電池12を所定の暖機時間だけ発電を継続させる。これにより、燃料電池12内の滞留水が凍結することが抑制される。 Specifically, the warm-up control unit 90 supplies the fuel gas from the fuel gas supply unit 54 to the fuel cell 12 immediately after the power generation of the fuel cell 12 is stopped, and also supplies the fuel gas from the oxidant gas supply unit 60 to the fuel cell 12 . By supplying the oxidant gas, the fuel cell 12 continues power generation for a predetermined warm-up time. As a result, freezing of water remaining in the fuel cell 12 is suppressed.

このステップS9において、燃料電池12の暖機は、燃料電池12の温度Tが0℃よりも高い所定の暖機温度になるまで継続される。制御部22は、温度センサ82によって取得される燃料電池12の温度Tとインピーダンス測定部87によって取得されるインピーダンスによる燃料電池12の滞留水とに基づいて燃料電池12の暖機を停止させる。 In this step S9, the warm-up of the fuel cell 12 is continued until the temperature T of the fuel cell 12 reaches a predetermined warm-up temperature higher than 0.degree. The control unit 22 stops warming up the fuel cell 12 based on the temperature T of the fuel cell 12 acquired by the temperature sensor 82 and the residual water in the fuel cell 12 due to the impedance acquired by the impedance measurement unit 87 .

その後、ステップS10(回数判定ステップ)において、回数判定部98は、特殊発電停止処理の連続回数Nが2回以上であるか否かを判定する。換言すれば、回数判定部98は、特殊発電停止処理が連続して複数回(2回以上)行われたか否かを判定する。 After that, in step S10 (number of times determination step), the number of times determination unit 98 determines whether or not the number N of consecutive times of special power generation stop processing is two or more. In other words, the number-of-times determining unit 98 determines whether or not the special power generation stopping process has been continuously performed a plurality of times (two times or more).

特殊発電停止処理が1回目であると回数判定部98によって判定された場合(ステップS10:NO、図4の時点t5参照)、ステップS11において、温度判定部92は、燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったか否かを判定する。 If the number-of-times determination unit 98 determines that the special power generation stop process is the first time (step S10: NO, see time t5 in FIG. 4), the temperature determination unit 92 determines in step S11 that the temperature T of the fuel cell 12 is It is determined whether or not the scavenging start temperature Ta is reached or not.

燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Taよりも高いと温度判定部92によって判定された場合(ステップS11:NO)、ステップS12において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信しなかった場合(ステップS12:NO)、ステップS11の処理が再度行われる。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信した場合(ステップS12:YES)、ステップS7の処理が行われる。 When the temperature determining unit 92 determines that the temperature T of the fuel cell 12 is higher than the scavenging start temperature Ta (step S11: NO), in step S12, whether the control unit 22 has received the ON signal of the IG switch 86. determine whether or not When the controller 22 does not receive the ON signal of the IG switch 86 (step S12: NO), the process of step S11 is performed again. When the controller 22 receives the ON signal of the IG switch 86 (step S12: YES), the process of step S7 is performed.

燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったと温度判定部92によって判定された場合(ステップS11:YES)、ステップS13(第1特殊掃気処理ステップ、特殊掃気処理ステップ)において、掃気制御部94は、第1特殊掃気処理(特殊掃気処理)を行う(図4の時点t6参照)。具体的には、掃気制御部94は、第1特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間のそれぞれが通常掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間のそれぞれよりも増大するように掃気ガス供給部76を制御する。 When the temperature determining unit 92 determines that the temperature T of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature Ta (step S11: YES), scavenging control is performed in step S13 (first special scavenging process step, special scavenging process step). The unit 94 performs a first special scavenging process (special scavenging process) (see time t6 in FIG. 4). Specifically, the scavenging controller 94 increases the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the first special scavenging process more than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the normal scavenging process. The scavenging gas supply unit 76 is controlled as follows.

ただし、掃気制御部94は、第1特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間の少なくとも1つが通常掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間よりも増大するように掃気ガス供給部76を制御してもよい。すなわち、掃気制御部94は、通常掃気処理の掃気度合よりも第1特殊掃気処理の掃気度合が大きくなれば、掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間をどのように設定しても構わない。 However, the scavenging controller 94 controls the scavenging gas so that at least one of the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the first special scavenging process is greater than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the normal scavenging process. The supply section 76 may be controlled. That is, the scavenging controller 94 may set any scavenging gas flow rate, scavenging gas pressure, and scavenging time as long as the scavenging degree of the first special scavenging process is higher than the scavenging degree of the normal scavenging process.

ところで、低温時短時間停止処理が行われた場合には、燃料電池12内(特に積層方向の最外に位置する発電セル24)の滞留水量が比較的多くなる。なお、滞留水は、燃料電池12の発電反応により生成される生成水と、加湿等によって大気中から生じる水分とを含む。しかしながら、通常掃気処理の掃気度合よりも第1特殊掃気処理の掃気度合を大きくしているため、掃気ガスによって燃料電池12内の滞留水が効率的に排出される。 By the way, when the low-temperature short-time shutdown process is performed, the amount of water remaining in the fuel cell 12 (particularly, the power generating cell 24 located at the outermost position in the stacking direction) becomes relatively large. The stagnant water includes generated water generated by the power generation reaction of the fuel cell 12 and moisture generated from the atmosphere due to humidification or the like. However, since the scavenging degree of the first special scavenging process is higher than the scavenging degree of the normal scavenging process, the accumulated water in the fuel cell 12 is efficiently discharged by the scavenging gas.

掃気制御部94は、第1特殊掃気処理における掃気ガス流量が通常掃気処理における掃気ガス流量の1.2倍~1.5倍になるように掃気ガス供給部76を制御するのが好ましい(図5参照)。この場合、燃料電池12内の滞留水をより効率的に排出することができる。 The scavenging control unit 94 preferably controls the scavenging gas supply unit 76 so that the scavenging gas flow rate in the first special scavenging process is 1.2 to 1.5 times the scavenging gas flow rate in the normal scavenging process (Fig. 5). In this case, water remaining in the fuel cell 12 can be discharged more efficiently.

その後、ステップS14において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。ステップS14は、制御部22がIGスイッチ86からオン信号を受信するまで繰り返し行われる。 Thereafter, in step S14, control unit 22 determines whether or not an ON signal for IG switch 86 has been received. Step S<b>14 is repeated until control unit 22 receives an ON signal from IG switch 86 .

制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信すると(ステップS14:YES)、ステップS15において、燃料電池制御部88は、燃料電池12の第1起動処理を行う(図4の時点t7参照)。すなわち、燃料電池制御部88は、第1起動処理の酸化剤ガスの流量及び圧力が通常起動処理の酸化剤ガスの流量及び圧力よりも増大するように酸化剤ガス供給部60の駆動を制御する。これにより、酸化剤ガスの圧力及びストイキ比が増大するため、燃料電池12のカソード流路52内の滞留水が迅速に排出される。 When the controller 22 receives the ON signal of the IG switch 86 (step S14: YES), in step S15, the fuel cell controller 88 performs the first activation process of the fuel cell 12 (see time t7 in FIG. 4). That is, the fuel cell control unit 88 controls the driving of the oxidant gas supply unit 60 so that the flow rate and pressure of the oxidant gas in the first start-up process are higher than the flow rate and pressure of the oxidant gas in the normal start-up process. . As a result, the pressure and stoichiometric ratio of the oxidant gas are increased, so that water remaining in the cathode channel 52 of the fuel cell 12 is quickly discharged.

ステップS15において、燃料電池制御部88は、第1起動処理の酸化剤ガス及び燃料ガスの流量及び圧力が通常起動時の酸化剤ガス及び燃料ガスの流量及び圧力よりも増大するように酸化剤ガス供給部60及び燃料ガス供給部54の駆動を制御してもよい。この場合、燃料電池12のカソード流路52及びアノード流路50の両方に存在する滞留水が迅速に排出される。その後、一連の動作フローが終了する。 In step S15, the fuel cell control unit 88 controls the oxidant gas so that the flow rate and pressure of the oxidant gas and fuel gas in the first start-up process are higher than the flow rate and pressure of the oxidant gas and fuel gas in normal start-up. The driving of the supply unit 60 and the fuel gas supply unit 54 may be controlled. In this case, water remaining in both the cathode channel 52 and the anode channel 50 of the fuel cell 12 is quickly discharged. After that, a series of operation flows ends.

ステップS10において、特殊発電停止処理が複数回(2回以上)連続して行われたと回数判定部98によって判定された場合(ステップS10:YES、図4の時点t8参照)、ステップS16において、温度判定部92は、燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったか否かを判定する。 In step S10, if the number-of-times determination unit 98 determines that the special power generation stop process has been performed a plurality of times (two or more times) in succession (step S10: YES, see time t8 in FIG. 4), in step S16, the temperature The determination unit 92 determines whether or not the temperature T of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature Ta.

燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Taよりも高いと温度判定部92によって判定された場合(ステップS16:NO)、ステップS17において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信しなかった場合(ステップS17:NO)、ステップS16の処理が再度行われる。制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信した場合(ステップS17:YES)、ステップS7の処理が行われる。 When the temperature determination unit 92 determines that the temperature T of the fuel cell 12 is higher than the scavenging start temperature Ta (step S16: NO), in step S17, whether the control unit 22 has received the ON signal of the IG switch 86? determine whether or not When the controller 22 does not receive the ON signal of the IG switch 86 (step S17: NO), the process of step S16 is performed again. When the controller 22 receives the ON signal of the IG switch 86 (step S17: YES), the process of step S7 is performed.

燃料電池12の温度Tが掃気開始温度Ta以下になったと温度判定部92によって判定された場合(ステップS16:YES)、ステップS18(掃気制限判定ステップ)において、掃気制限判定部100は、特殊発電停止処理の連続回数Nが掃気制限回数Na以上であるか否かを判定する。本実施形態において、掃気制限回数Naは、3回に設定される。ただし、掃気制限回数Naは、4回以上に設定してもよい。 When the temperature determination unit 92 determines that the temperature T of the fuel cell 12 has become equal to or lower than the scavenging start temperature Ta (step S16: YES), in step S18 (scavenging limit determination step), the scavenging limit determination unit 100 performs special power generation. It is determined whether or not the consecutive number N of stop processes is greater than or equal to the scavenging limit number Na. In the present embodiment, the scavenging limit number of times Na is set to three. However, the scavenging limited number of times Na may be set to four times or more.

特殊発電停止処理の連続回数Nが掃気制限回数Na未満であった場合(ステップS18:NO)、ステップS19(第2特殊掃気処理ステップ、特殊掃気処理ステップ)において、掃気制御部94は、第2特殊掃気処理(特殊掃気処理)を行う(図4の時点t9参照)。具体的には、掃気制御部94は、第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間のそれぞれが第1特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間よりも増大するように、掃気ガス供給部76を制御する。すなわち、掃気制御部94は、第1特殊掃気処理の掃気度合よりも第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくする。 When the number N of consecutive special power generation stop processes is less than the scavenging limit number Na (step S18: NO), in step S19 (second special scavenging process step, special scavenging process step), the scavenging control unit 94 performs the second A special scavenging process (special scavenging process) is performed (see time t9 in FIG. 4). Specifically, the scavenging controller 94 increases the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the second special scavenging process more than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the first special scavenging process. Thus, the scavenging gas supply unit 76 is controlled. That is, the scavenging controller 94 makes the scavenging degree of the second special scavenging process larger than the scavenging degree of the first special scavenging process.

ただし、掃気制御部94は、第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間の少なくとも1つが第1特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間よりも増大するように掃気ガス供給部76を制御してもよい。すなわち、掃気制御部94は、第1特殊掃気処理の掃気度合よりも第2特殊掃気処理の掃気度合が大きくなれば、掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間をどのように設定しても構わない。 However, the scavenging control unit 94 is configured such that at least one of the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the second special scavenging process is greater than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the first special scavenging process. The scavenging gas supply section 76 may be controlled. That is, the scavenging controller 94 may set any scavenging gas flow rate, scavenging gas pressure, and scavenging time as long as the scavenging degree of the second special scavenging process is higher than the scavenging degree of the first special scavenging process. do not have.

ところで、低温時短時間停止処理が複数回連続して行われた場合には、燃料電池12内(特に積層方向の最外に位置する発電セル24)の滞留水量が1回目の低温時短時間停止処理時よりも多くなる。しかしながら、第1特殊掃気処理の掃気度合よりも第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくしているため、掃気ガスによって燃料電池12内の滞留水が効率的に排出される。 By the way, when the low-temperature short-term shutdown process is continuously performed a plurality of times, the amount of water retained in the fuel cell 12 (particularly, the power generating cell 24 located at the outermost position in the stacking direction) is the same as the first low-temperature short-time shutdown process. more than time. However, since the scavenging degree of the second special scavenging process is set higher than the scavenging degree of the first special scavenging process, the accumulated water in the fuel cell 12 is efficiently discharged by the scavenging gas.

掃気制御部94は、第2特殊掃気処理における掃気ガス流量が第1特殊掃気処理における掃気ガス流量の1.2倍~1.5倍になるように掃気ガス供給部76を制御するのが好ましい(図5参照)。この場合、燃料電池12内の滞留水を一層効率的に排出することができる。 The scavenging control unit 94 preferably controls the scavenging gas supply unit 76 so that the scavenging gas flow rate in the second special scavenging process is 1.2 to 1.5 times the scavenging gas flow rate in the first special scavenging process. (See Figure 5). In this case, water remaining in the fuel cell 12 can be discharged more efficiently.

また、例えば、掃気制限回数Naを4回以上に設定するとともに特殊発電停止処理の連続回数Nが3回であった場合には、掃気制御部94は、今回(3回目)の第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間のそれぞれが前回(2回目)の第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間のそれぞれよりも増大するように掃気ガス供給部76を制御する。 Further, for example, when the scavenging limit number of times Na is set to 4 or more and the number of consecutive times N of the special power generation stop processing is 3, the scavenging control unit 94 sets the current (third) second special scavenging The scavenging gas supply unit 76 is set so that the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the process are each greater than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the previous (second) second special scavenging process. to control.

なお、掃気制御部94は、今回の第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間の少なくとも1つが前回の第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間よりも増大するように掃気ガス供給部76を制御してもよい。すなわち、掃気制御部94は、前回の第2特殊掃気処理の掃気度合よりも今回の第2特殊掃気処理の掃気度合が大きくなれば、掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間をどのように設定しても構わない。 The scavenging controller 94 determines that at least one of the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the second special scavenging process of this time is higher than the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the second special scavenging process of the previous time. The scavenging gas supply section 76 may be controlled to increase. That is, how the scavenging control unit 94 sets the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time when the scavenging degree of the current second special scavenging process is greater than the scavenging degree of the previous second special scavenging process. I don't mind.

ところで、低温時短時間停止処理が3回連続して行われた場合には、今回(3回目)の低温時短時間停止処理時の燃料電池12内(特に積層方向の最外に位置する発電セル24)の滞留水量が前回(2回目)の低温時短時間停止処理時の滞留水量よりも多くなることがある。このような場合であっても、今回の第2特殊掃気処理の掃気度合を前回の第2特殊掃気処理の掃気度合よりも大きくすることにより、掃気ガスによって燃料電池12内の滞留水を効率的に排出することができる。 By the way, when the low temperature short time shutdown process is performed three times in succession, the fuel cell 12 (especially the outermost power generation cell 24 in the stacking direction) at the time of the low temperature short time shutdown process this time (third time) ) may be larger than the previous (second time) low-temperature short-time shutdown process. Even in such a case, by making the scavenging degree of the current second special scavenging process higher than the scavenging degree of the previous second special scavenging process, the accumulated water in the fuel cell 12 can be efficiently removed by the scavenging gas. can be discharged to

その後、ステップS20において、制御部22は、IGスイッチ86のオン信号を受信したか否かを判定する。ステップS20は、制御部22がIGスイッチ86からオン信号を受信するまで繰り返し行われる。 Thereafter, in step S20, control unit 22 determines whether or not an ON signal for IG switch 86 has been received. Step S<b>20 is repeated until control unit 22 receives an ON signal from IG switch 86 .

制御部22がIGスイッチ86のオン信号を受信すると(ステップS20:YES)、ステップS21において、燃料電池制御部88は、燃料電池12の第2起動処理を行う(図4の時点t10参照)。すなわち、燃料電池制御部88は、第2起動処理の酸化剤ガスの流量及び圧力が第1起動処理の酸化剤ガスの流量及び圧力よりも増大するように酸化剤ガス供給部60の駆動を制御する。これにより、酸化剤ガスの圧力及びストイキ比が増大するため、燃料電池12のカソード流路52内の滞留水が迅速に排出される。 When the controller 22 receives the ON signal of the IG switch 86 (step S20: YES), in step S21, the fuel cell controller 88 performs the second activation process of the fuel cell 12 (see time t10 in FIG. 4). That is, the fuel cell control unit 88 controls the driving of the oxidant gas supply unit 60 so that the flow rate and pressure of the oxidant gas in the second start-up process are higher than the flow rate and pressure of the oxidant gas in the first start-up process. do. As a result, the pressure and stoichiometric ratio of the oxidant gas are increased, so that water remaining in the cathode channel 52 of the fuel cell 12 is quickly discharged.

ステップS21において、燃料電池制御部88は、第1起動処理の酸化剤ガス及び燃料ガスの流量及び圧力が第1起動処理の酸化剤ガス及び燃料ガスの流量及び圧力よりも増大するように酸化剤ガス供給部60及び燃料ガス供給部54を制御してもよい。この場合、燃料電池12のカソード流路52及びアノード流路50の両方に存在する滞留水が迅速に排出される。その後、一連の動作フローが終了する。 In step S21, the fuel cell control unit 88 controls the oxidizing agent so that the flow rate and pressure of the oxidizing gas and fuel gas in the first start-up process are higher than the flow rates and pressures of the oxidizing gas and fuel gas in the first start-up process. The gas supply section 60 and the fuel gas supply section 54 may be controlled. In this case, water remaining in both the cathode channel 52 and the anode channel 50 of the fuel cell 12 is quickly discharged. After that, a series of operation flows ends.

ステップS18において、特殊発電停止処理の連続回数Nが掃気制限回数Na以上であった場合(ステップS18:YES)、ステップS22において、掃気制御部94は、前回の第2特殊掃気処理と同じ処理を行う。すなわち、図5に示すように、掃気制御部94は、今回の第2特殊掃気処理における掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間を前回の第2特殊掃気処理の掃気ガス流量、掃気ガス圧力及び掃気時間と略同じにする。この場合、掃気ガスによって燃料電池12の電解質膜32が過剰に乾燥することが抑制される。その後、ステップS20及びステップS21の処理が行われ、一連の動作フローが終了する。 In step S18, if the number N of consecutive special power generation stop processes is greater than or equal to the scavenging limit number of times Na (step S18: YES), in step S22, the scavenging controller 94 performs the same process as the previous second special scavenging process. conduct. That is, as shown in FIG. 5, the scavenging control unit 94 controls the scavenging gas flow rate, the scavenging gas pressure, and the scavenging time in the current second special scavenging process. Make it approximately the same as the scavenging time. In this case, excessive drying of the electrolyte membrane 32 of the fuel cell 12 due to the scavenging gas is suppressed. After that, the processing of steps S20 and S21 is performed, and the series of operation flows ends.

この場合、本実施形態に係る燃料電池システム10は、以下の効果を奏する。 In this case, the fuel cell system 10 according to this embodiment has the following effects.

燃料電池システム10において、掃気制御部94は、発電判定部96によって特殊発電停止処理と判定される前に行われる通常掃気処理の掃気度合よりも特殊発電停止処理と判定された後に行われる特殊掃気処理(第1特殊掃気処理及び第2特殊掃気処理)の掃気度合を大きくする。 In the fuel cell system 10, the scavenging controller 94 controls the scavenging degree of the normal scavenging process performed before the power generation determination unit 96 determines that the special power generation stop process is performed. Increase the scavenging degree of the processes (first special scavenging process and second special scavenging process).

燃料電池システム10の制御方法では、燃料電池12の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定ステップと、特殊発電停止処理ではないと発電判定ステップによって判定された場合に、燃料電池12の発電停止状態で掃気ガス供給部76から反応ガス流路78に掃気ガスを流通させることにより燃料電池12内の滞留水を排出する通常掃気処理を行う通常掃気処理ステップと、特殊発電停止処理であると発電判定ステップによって判定された場合に、燃料電池12の発電停止状態で掃気ガス供給部76から反応ガス流路78に掃気ガスを流通させることにより燃料電池12内の滞留水を排出する特殊掃気処理を行う特殊掃気処理ステップ(第1特殊掃気処理ステップ及び第2特殊掃気処理ステップ)と、を行う。特殊掃気処理ステップ(第1特殊掃気処理ステップ及び第2特殊掃気処理ステップ)では、通常掃気処理の掃気度合よりも特殊掃気処理の掃気度合を大きくする。 In the control method of the fuel cell system 10, when the temperature of the fuel cell 12 at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during the startup operation of the fuel cell 12, it is determined that special power generation stop processing is performed. and when it is determined in the power generation determination step that the special power generation stop processing is not performed, the scavenging gas is circulated from the scavenging gas supply unit 76 to the reaction gas flow path 78 in the power generation stop state of the fuel cell 12. In the normal scavenging process step of performing the normal scavenging process for discharging stagnant water in the fuel cell 12, and in the power generation determination step if the power generation determination step determines that the special power generation stop process is performed, the scavenging gas supply unit is operated while the power generation of the fuel cell 12 is stopped. a special scavenging process step (a first special scavenging process step and a second special scavenging process step) for discharging stagnant water in the fuel cell 12 by circulating the scavenging gas from 76 to the reaction gas flow path 78; ,I do. In the special scavenging process steps (the first special scavenging process step and the second special scavenging process step), the scavenging degree of the special scavenging process is made larger than the scavenging degree of the normal scavenging process.

このように、特殊掃気処理(第1特殊掃気処理及び第2特殊掃気処理)の掃気度合を通常掃気処理の掃気度合よりも大きくしているため、特殊発電停止処理が行われた場合であっても、燃料電池12内の滞留水量を効果的に低減することができる。従って、次回の燃料電池12の安定的な発電を確保することができる。 In this way, since the scavenging degree of the special scavenging processing (the first special scavenging processing and the second special scavenging processing) is set higher than the scavenging degree of the normal scavenging processing, even if the special power generation stop processing is performed, Also, the amount of water retained in the fuel cell 12 can be effectively reduced. Therefore, it is possible to ensure stable power generation of the fuel cell 12 next time.

燃料電池システム10は、発電判定部96によって判定された特殊発電停止処理が連続して複数回行われたか否かを判定する回数判定部98を備える。掃気制御部94は、特殊発電停止処理が連続して複数回行われたと回数判定部98によって判定された場合に、1回目の特殊発電停止処理後に行われる最初の第1特殊掃気処理の掃気度合よりも2回目以降の特殊発電停止処理後に行われる第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくする。 The fuel cell system 10 includes a frequency determination unit 98 that determines whether or not the special power generation stop processing determined by the power generation determination unit 96 has been performed a plurality of times in succession. The scavenging control unit 94 determines the scavenging degree of the first special scavenging process performed after the first special power generation stopping process when the number of times determining unit 98 determines that the special power generation stopping process has been performed a plurality of times in succession. The scavenging degree of the second special scavenging process that is performed after the second and later special power generation stop processes is made larger than the scavenging degree.

燃料電池システム10の制御方法では、発電判定ステップによって判定された特殊発電停止処理が連続して複数回行われたか否かを判定する回数判定ステップを行い、特殊掃気処理ステップは、特殊発電停止処理が1回目であると回数判定ステップによって判定された場合に、燃料電池12の発電停止状態で掃気ガス供給部76から反応ガス流路78に掃気ガスを流通させることにより燃料電池12内の滞留水を排出する第1特殊掃気処理を行う第1特殊掃気処理ステップと、特殊発電停止処理が連続して複数回行われたと回数判定ステップによって判定された場合に、燃料電池12の発電停止状態で掃気ガス供給部76から反応ガス流路78に掃気ガスを流通させることにより燃料電池12内の滞留水を排出する第2特殊掃気処理を行う第2特殊掃気処理ステップと、を行う。第2特殊掃気処理ステップでは、第1特殊掃気処理の掃気度合よりも第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくする。 In the control method of the fuel cell system 10, a number of times determination step is performed to determine whether or not the special power generation stop processing determined by the power generation determination step has been performed a plurality of times in succession. is the first time, the accumulated water in the fuel cell 12 is removed by circulating the scavenging gas from the scavenging gas supply unit 76 to the reaction gas flow path 78 while the power generation of the fuel cell 12 is stopped. and a first special scavenging process step of performing a first special scavenging process to discharge the fuel cell 12, and when it is determined by the number of times determining step that the special power generation stopping process has been continuously performed a plurality of times, the scavenging process is performed while the fuel cell 12 is in a power generation stop state. and a second special scavenging process step of performing a second special scavenging process of discharging stagnant water in the fuel cell 12 by circulating the scavenging gas from the gas supply unit 76 to the reaction gas flow path 78 . In the second special scavenging process step, the scavenging degree of the second special scavenging process is made larger than the scavenging degree of the first special scavenging process.

ところで、特殊発電停止処理が連続して複数回行われると、燃料電池12内により多くの滞留水が溜まる。しかしながら、第1特殊掃気処理の掃気度合よりも第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくしているため、特殊発電停止処理が連続して複数回行われた場合であっても、燃料電池12内の滞留水量を効果的に低減することができる。従って、次回の燃料電池12の安定的な発電を確保することができる。 By the way, when the special power generation stop processing is continuously performed a plurality of times, more water remains in the fuel cell 12 . However, since the scavenging degree of the second special scavenging process is set higher than the scavenging degree of the first special scavenging process, even if the special power generation stop process is continuously performed a plurality of times, can effectively reduce the amount of stagnant water. Therefore, it is possible to ensure stable power generation of the fuel cell 12 next time.

掃気制御部94は、特殊掃気処理(第1特殊掃気処理及び第2特殊掃気処理)の掃気ガスの流量を通常掃気処理の掃気ガスの流量よりも増大させている。このような構成によれば、特殊掃気処理の掃気度合を通常掃気処理の掃気度合よりも確実に大きくすることができる。 The scavenging controller 94 increases the flow rate of the scavenging gas in the special scavenging process (the first special scavenging process and the second special scavenging process) more than the flow rate of the scavenging gas in the normal scavenging process. According to such a configuration, the scavenging degree of the special scavenging process can be reliably made larger than the scavenging degree of the normal scavenging process.

発電判定部96は、燃料電池12の発電開始時における外気温度が氷点下であり、且つ燃料電池12の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する。 The power generation determination unit 96 determines that special power generation stop processing is performed when the outside air temperature is below freezing when the fuel cell 12 starts power generation and power generation is stopped during startup operation of the fuel cell 12 .

この場合、燃料電池12の氷点下起動により燃料電池12内に多くの滞留水が溜まるが、特殊掃気処理が行われることによって燃料電池12内の滞留水量を効果的に低減することができる。 In this case, a large amount of stagnant water accumulates in the fuel cell 12 when the fuel cell 12 is started at a subzero temperature, but the amount of stagnant water in the fuel cell 12 can be effectively reduced by performing the special scavenging process.

燃料電池システム10は、特殊発電停止処理であると発電判定部96によって判定された場合に、燃料電池12を再始動して所定の暖機時間だけ発電させる暖機制御部90を備える。 The fuel cell system 10 includes a warm-up control section 90 that restarts the fuel cell 12 to generate power for a predetermined warm-up time when the power generation determination section 96 determines that special power generation stop processing is being performed.

また、燃料電池システム10の制御方法では、特殊発電停止処理であると発電判定ステップで判定された場合に、燃料電池12を再始動して所定の暖機時間だけ発電させる暖機ステップを行う。 Further, in the control method of the fuel cell system 10, when the power generation determination step determines that special power generation stop processing is performed, the fuel cell 12 is restarted and a warm-up step is performed to generate power for a predetermined warm-up time.

これにより、燃料電池12内で発生した滞留水が凍結することを抑えることができる。 As a result, it is possible to prevent the staying water generated in the fuel cell 12 from freezing.

掃気制御部94は、特殊発電停止処理が連続して掃気制限回数以上行われた場合に、今回の第2特殊掃気処理の掃気度合を前回の第2特殊掃気処理の掃気度合よりも大きくしない。 A scavenging control part 94 does not make the scavenging degree of the current second special scavenging processing larger than the scavenging degree of the previous second special scavenging processing when the special power generation stop processing is continuously performed more than the scavenging limit number of times.

また、燃料電池システム10の制御方法では、特殊発電停止処理が連続して行われた回数が掃気制限回数以上であるか否かを判定する掃気制限判定ステップを行い、第2特殊掃気処理ステップでは、特殊発電停止処理が連続して行われた回数が掃気制限回数以上であると掃気制限判定ステップで判定された場合、今回の第2特殊掃気処理の掃気度合を前回の第2特殊掃気処理の掃気度合よりも大きくしない。 Further, in the control method of the fuel cell system 10, a scavenging limit determination step is performed to determine whether or not the number of times the special power generation stop processing has been continuously performed is equal to or greater than the scavenging limit number of times, and in the second special scavenging processing step , when it is determined in the scavenging limit determination step that the number of times the special power generation stop processing has been continuously performed is equal to or greater than the scavenging limit number of times, the scavenging degree of the current second special scavenging process is changed to that of the previous second special scavenging process. Do not increase the degree of scavenging.

これにより、掃気ガスによって燃料電池12内が過剰に乾燥してしまうことを抑えることができる。 As a result, excessive drying of the interior of the fuel cell 12 due to the scavenging gas can be suppressed.

掃気制御部94は、特殊掃気処理(第1特殊掃気処理及び第2特殊掃気処理)の掃気ガスの圧力及び掃気時間を通常掃気処理の掃気ガスの圧力及び掃気時間よりも増大させる。このような構成によれば、特殊掃気処理の掃気度合を通常掃気処理の掃気度合よりも一層確実に大きくすることができる。 The scavenging controller 94 increases the scavenging gas pressure and the scavenging time for the special scavenging process (the first special scavenging process and the second special scavenging process) more than the scavenging gas pressure and the scavenging time for the normal scavenging process. According to such a configuration, the scavenging degree of the special scavenging process can be more reliably increased than the scavenging degree of the normal scavenging process.

燃料電池12に反応ガスを供給する反応ガス供給部(燃料ガス供給部54及び酸化剤ガス供給部60)と、特殊掃気処理(第1特殊掃気処理及び第2特殊掃気処理)が行われた後の燃料電池12の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力が、通常掃気処理が行われた後の燃料電池12の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力よりも増大するように反応ガス供給部(燃料ガス供給部54及び酸化剤ガス供給部60)の駆動を制御する燃料電池制御部88とを備える。このような構成によれば、反応ガスの圧力及びストイキ比が増大するため、燃料電池12内の滞留水を迅速に排出することができる。 After the reaction gas supply unit (the fuel gas supply unit 54 and the oxidant gas supply unit 60) that supplies the reaction gas to the fuel cell 12 and the special scavenging process (the first special scavenging process and the second special scavenging process) are performed. The flow rate and pressure of the reaction gas when the fuel cell 12 is first started up are higher than the flow rate and pressure of the reaction gas when the fuel cell 12 is first started after the normal scavenging process. and a fuel cell control unit 88 for controlling the driving of the supply units (the fuel gas supply unit 54 and the oxidant gas supply unit 60). With such a configuration, the pressure and stoichiometric ratio of the reaction gas are increased, so that water remaining in the fuel cell 12 can be rapidly discharged.

本発明は、上述した構成及び方法に限定されない。掃気ガス供給部76は、酸化剤ガス供給部60とは別体に設けられていてもよい。 The present invention is not limited to the configurations and methods described above. The scavenging gas supply unit 76 may be provided separately from the oxidant gas supply unit 60 .

本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

10…燃料電池システム 12…燃料電池
50…アノード流路 52…カソード流路
76…掃気ガス供給部 78…反応ガス流路
90…暖機制御部 94…掃気制御部
96…発電判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Fuel cell system 12... Fuel cell 50... Anode flow path 52... Cathode flow path 76... Scavenging gas supply part 78... Reaction gas flow path 90... Warm-up control part 94... Scavenging control part 96... Power generation determination part

Claims (13)

反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、
前記燃料電池の温度が掃気開始温度よりも低下した際に、前記燃料電池の発電停止状態で前記掃気ガス供給部から前記反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する掃気処理を行う掃気制御部と、
前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定部と、
を備え、
前記掃気制御部は、前記発電判定部によって前記特殊発電停止処理と判定される前に行われる通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊発電停止処理と判定された後に行われる特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システム。
a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction of reactant gases;
a scavenging gas supply unit for circulating the scavenging gas in the reactant gas flow path in the fuel cell;
When the temperature of the fuel cell is lower than the scavenging start temperature, the scavenging gas is caused to flow from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the fuel cell is in a state of stopping power generation, thereby removing water remaining in the fuel cell. a scavenging control unit that performs a scavenging process for discharging the
a power generation determination unit that determines that special power generation stop processing is performed when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during start-up operation of the fuel cell;
with
The scavenging control unit adjusts the scavenging degree of the special scavenging process performed after the special scavenging process is determined to be performed before the special scavenging process is determined to be the special power generation stop process by the power generation determination part. fuel cell system.
反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、
前記燃料電池の温度が掃気開始温度よりも低下した際に、前記燃料電池の発電停止状態で前記掃気ガス供給部から前記反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する掃気処理を行う掃気制御部と、
前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定部と、
前記発電判定部によって判定された前記特殊発電停止処理が連続して複数回行われたか否かを判定する回数判定部と、
を備え、
前記掃気制御部は、前記発電判定部によって前記特殊発電停止処理と判定される前に行われる通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊発電停止処理と判定された後に行われる特殊掃気処理の掃気度合を大きくし、前記特殊発電停止処理が連続して複数回行われたと前記回数判定部によって判定された場合に、1回目の前記特殊発電停止処理後に行われる最初の第1特殊掃気処理の掃気度合よりも2回目以降の前記特殊発電停止処理後に行われる第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システム。
a fuel cell that generates electricity through an electrochemical reaction of reactant gases;
a scavenging gas supply unit for circulating the scavenging gas in the reactant gas flow path in the fuel cell;
When the temperature of the fuel cell is lower than the scavenging start temperature, the scavenging gas is caused to flow from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the fuel cell is in a state of stopping power generation, thereby removing water remaining in the fuel cell. a scavenging control unit that performs a scavenging process for discharging the
a power generation determination unit that determines that special power generation stop processing is performed when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during start-up operation of the fuel cell;
a frequency determination unit that determines whether or not the special power generation stop processing determined by the power generation determination unit has been performed a plurality of times in succession ;
with
The scavenging control unit adjusts the scavenging degree of the special scavenging process performed after the special scavenging process is determined to be performed before the special scavenging process is determined to be the special power generation stop process by the power generation determination part. is increased, and the scavenging degree of the first special scavenging process performed after the first special power generation stop process is performed when the number of times determining unit determines that the special power generation stop process has been performed a plurality of times in succession. a second special scavenging process performed after the special power generation stop process for a second time or later than the second special scavenging process.
請求項1又は2に記載の燃料電池システムであって、
前記掃気制御部は、前記特殊掃気処理の掃気ガスの流量を前記通常掃気処理の掃気ガスの流量よりも増大させる、燃料電池システム。
3. The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The scavenging control unit increases the flow rate of the scavenging gas in the special scavenging process more than the flow rate of the scavenging gas in the normal scavenging process.
請求項1~3のいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記発電判定部は、前記燃料電池の発電開始時における外気温度が氷点下であり、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に前記特殊発電停止処理であると判定する、燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The power generation determination unit determines that the special power generation stop processing is performed when an outside air temperature is below freezing when the fuel cell starts to generate power, and power generation is stopped during start-up operation of the fuel cell. battery system.
請求項1~4のいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記特殊発電停止処理であると前記発電判定部によって判定された場合に、前記燃料電池を再始動して所定の暖機時間だけ発電させる暖機制御部を備える、燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4,
A fuel cell system, comprising: a warm-up control unit that restarts the fuel cell to generate power for a predetermined warm-up time when the power generation determination unit determines that the special power generation stop processing is performed.
請求項2記載の燃料電池システムであって、
前記掃気制御部は、前記特殊発電停止処理が連続して掃気制限回数以上行われた場合に、今回の前記第2特殊掃気処理の掃気度合を前回の前記第2特殊掃気処理の掃気度合よりも大きくしない、燃料電池システム。
3. The fuel cell system according to claim 2,
The scavenging control unit sets the scavenging degree of the current second special scavenging process higher than the scavenging degree of the previous second special scavenging process when the special power generation stop processing is continuously performed more than the scavenging limit number of times. A fuel cell system that doesn't make it big.
請求項1~5のいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記掃気制御部は、前記特殊掃気処理の掃気ガスの圧力及び掃気時間を前記通常掃気処理の掃気ガスの圧力及び掃気時間よりも増大させる、燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5,
The scavenging controller increases the scavenging gas pressure and scavenging time in the special scavenging process more than the scavenging gas pressure and scavenging time in the normal scavenging process.
請求項1~7のいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記特殊掃気処理が行われた後の前記燃料電池の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力が、前記通常掃気処理が行われた後の前記燃料電池の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力よりも増大するように前記反応ガス供給部の駆動を制御する燃料電池制御部と、を備える、燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
a reactant gas supply unit that supplies a reactant gas to the fuel cell;
The flow rate and pressure of the reaction gas at the first start-up of the fuel cell after the special scavenging process is performed is the flow rate and pressure of the reaction gas at the first start-up of the fuel cell after the normal scavenging process. and a fuel cell control section that controls driving of the reaction gas supply section so that the pressure increases more than the pressure.
反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定ステップと、
前記特殊発電停止処理ではないと前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する通常掃気処理を行う通常掃気処理ステップと、
前記特殊発電停止処理であると前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する特殊掃気処理を行う特殊掃気処理ステップと、を行い、
前記特殊掃気処理ステップでは、前記通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power through an electrochemical reaction of reactant gases; and a scavenging gas supply section for circulating the scavenging gas in a reactant gas flow path in the fuel cell, the method comprising:
a power generation determination step of determining that special power generation stop processing is performed when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during startup operation of the fuel cell;
When it is determined by the power generation determination step that the special power generation stop processing is not performed, the scavenging gas is circulated from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the power generation of the fuel cell is stopped, thereby causing the scavenging gas to remain in the fuel cell. a normal scavenging process step of performing normal scavenging process of discharging water;
When it is determined by the power generation determining step that the special power generation stopping process is performed, the scavenging gas is allowed to flow from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the power generation of the fuel cell is stopped, thereby causing the scavenging gas to remain in the fuel cell. a special scavenging process step of performing a special scavenging process for discharging water;
In the special scavenging process step, the scavenging degree of the special scavenging process is made larger than the scavenging level of the normal scavenging process.
反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池内の反応ガス流路に掃気ガスを流通させるための掃気ガス供給部と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の発電開始時の温度が所定温度よりも低く、且つ前記燃料電池の起動運転中に発電停止が行われた場合に特殊発電停止処理であると判定する発電判定ステップと、
前記特殊発電停止処理ではないと前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する通常掃気処理を行う通常掃気処理ステップと、
前記特殊発電停止処理であると前記発電判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する特殊掃気処理を行う特殊掃気処理ステップと、
前記発電判定ステップによって判定された前記特殊発電停止処理が連続して複数回行われたか否かを判定する回数判定ステップと、
を行い、
前記特殊掃気処理ステップでは、前記通常掃気処理の掃気度合よりも前記特殊掃気処理の掃気度合を大きくし、
前記特殊掃気処理ステップは、
前記特殊発電停止処理が1回目であると前記回数判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する第1特殊掃気処理を行う第1特殊掃気処理ステップと、
前記特殊発電停止処理が連続して複数回行われたと前記回数判定ステップによって判定された場合に、前記燃料電池の発電停止状態で掃気ガス供給部から反応ガス流路に掃気ガスを流通させることにより前記燃料電池内の滞留水を排出する第2特殊掃気処理を行う第2特殊掃気処理ステップと、を行い、
前記第2特殊掃気処理ステップでは、前記第1特殊掃気処理の掃気度合よりも前記第2特殊掃気処理の掃気度合を大きくする、燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power through an electrochemical reaction of reactant gases; and a scavenging gas supply section for circulating the scavenging gas in a reactant gas flow path in the fuel cell, the method comprising:
a power generation determination step of determining that special power generation stop processing is performed when the temperature of the fuel cell at the start of power generation is lower than a predetermined temperature and power generation is stopped during startup operation of the fuel cell;
When it is determined by the power generation determination step that the special power generation stop processing is not performed, the scavenging gas is circulated from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the power generation of the fuel cell is stopped, thereby causing the scavenging gas to remain in the fuel cell. a normal scavenging process step of performing normal scavenging process of discharging water;
When it is determined by the power generation determining step that the special power generation stopping process is performed, the scavenging gas is allowed to flow from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path while the power generation of the fuel cell is stopped, thereby causing the scavenging gas to remain in the fuel cell. a special scavenging process step of performing a special scavenging process for discharging water;
a number-of-times determination step of determining whether or not the special power generation stop processing determined by the power generation determination step has been continuously performed a plurality of times ;
and
In the special scavenging process step, the scavenging degree of the special scavenging process is made larger than the scavenging level of the normal scavenging process,
The special scavenging process step includes:
When it is determined by the number-of-time determination step that the special power generation stop processing is the first time, the scavenging gas is circulated from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path in the power generation stop state of the fuel cell. a first special scavenging process step of performing a first special scavenging process for discharging stagnant water in the
By circulating the scavenging gas from the scavenging gas supply unit to the reaction gas flow path in the power generation stop state of the fuel cell when it is determined by the number of times determination step that the special power generation stop processing has been continuously performed a plurality of times a second special scavenging process step of performing a second special scavenging process for discharging stagnant water in the fuel cell;
In the second special scavenging process step, the scavenging degree of the second special scavenging process is made larger than the scavenging level of the first special scavenging process.
請求項9又は10に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記特殊発電停止処理であると前記発電判定ステップで判定された場合に、前記燃料電池を再始動して所定の暖機時間だけ発電させる暖機ステップを行う、燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 9 or 10,
A control method for a fuel cell system, wherein when the power generation determination step determines that the special power generation stop processing is performed, a warm-up step is performed to restart the fuel cell and generate power for a predetermined warm-up time.
請求項10記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記特殊発電停止処理が連続して行われた回数が掃気制限回数以上であるか否かを判定する掃気制限判定ステップを行い、
前記第2特殊掃気処理ステップでは、前記特殊発電停止処理が連続して行われた回数が掃気制限回数以上であると前記掃気制限判定ステップで判定された場合、今回の前記第2特殊掃気処理の掃気度合を前回の前記第2特殊掃気処理の掃気度合よりも大きくしない、燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 10,
performing a scavenging limit determination step of determining whether or not the number of times the special power generation stop processing has been continuously performed is equal to or greater than the scavenging limit number of times;
In the second special scavenging process step, when it is determined in the scavenging limit determination step that the number of times the special power generation stop process has been continuously performed is equal to or greater than the scavenging limit number of times, the current second special scavenging process is performed. A method of controlling a fuel cell system, wherein the degree of scavenging is not made larger than the degree of scavenging of the previous second special scavenging process.
請求項9~12のいずれか1項に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記特殊掃気処理が行われた後の前記燃料電池の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力を前記通常掃気処理が行われた後の前記燃料電池の最初の起動時の反応ガスの流量及び圧力よりも増大させる、燃料電池システムの制御方法。

A control method for a fuel cell system according to any one of claims 9 to 12,
The flow rate and pressure of the reaction gas at the first start-up of the fuel cell after the special scavenging process is performed, and A control method for a fuel cell system that increases pressure.

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