JP2012060784A - Fuel cell system for vehicle - Google Patents

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千大 和氣
Koichiro Miyata
幸一郎 宮田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform low temperature scavenging at a suitable timing even upon occurrence of an unexpected temperature decrease.SOLUTION: A fuel cell system for a vehicle includes: a scavenging means discharging water within a gas passage and a fuel cell 1 by flowing scavenging gas in the passage connected to an anode electrode and a cathode electrode of the fuel cell 1; and an anode outlet temperature sensor 62 detecting anode outlet temperature. A controller 50 performs determination of the necessity of scavenging, and, when a proportion of temperature decrease per unit time is larger than a predetermined value, the proportion being computed using the anode outlet temperature at the determination, changes a confirmation interval between the present determination and next determination to a shortened confirmation interval, time of which is set to be shorter, according to the anode outlet temperature at the present determination. In the determination of the necessity of scavenging, the anode outlet temperature is compared with a temperature threshold value for performing scavenging each time when the confirmation interval elapses after the stop of the fuel cell 1 while the fuel cell 1 is stopped, and, when the anode outlet temperature is lower than the temperature threshold value for performing scavenging, it is determined that scavenging by the scavenging means is necessary.

Description

この発明は、車両用の燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system for a vehicle.

冬季の寒冷地などにおいて燃料電池の停止中に外気温が氷点下になると、燃料電池内に滞留している水分が凍結し、次回の燃料電池を起動させる際に起動性が悪化する虞がある。
そこで、車両用の燃料電池システムでは、氷点下になる前に燃料電池のアノード極側およびカソード極側に掃気ガス（例えば、空気）を流して水分を排出する、いわゆる低温掃気を行っている。 If the outside air temperature becomes below freezing point while the fuel cell is stopped in a cold region in winter, the water remaining in the fuel cell is frozen, and the startability may be deteriorated when the fuel cell is started next time.
Therefore, in a fuel cell system for a vehicle, so-called low temperature scavenging is performed in which scavenging gas (for example, air) is allowed to flow to the anode side and the cathode side of the fuel cell to discharge moisture before the temperature becomes below freezing.

例えば、特許文献１に開示された燃料電池システムでは、燃料電池の停止中に燃料電池の冷却水出口温度を監視し、その温度が所定値以下になったときに掃気を行っている。   For example, in the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, the coolant outlet temperature of the fuel cell is monitored while the fuel cell is stopped, and scavenging is performed when the temperature falls below a predetermined value.

特許文献２に開示された燃料電池システムでは、燃料電池が起動停止した後、所定時間経過後に掃気ガス供給手段によりアノード電極内に滞留している滞留ガスを掃気ガスと置換する劣化対策掃気と、燃料電池が起動停止した後、燃料電池が所定温度以下になった際に前記劣化対策掃気よりも大流量でアノード電極およびカソード電極内部の生成水を排出する氷点下対策掃気を行っている。   In the fuel cell system disclosed in Patent Literature 2, after the start and stop of the fuel cell, deterioration countermeasure scavenging that replaces the staying gas staying in the anode electrode by the scavenging gas supply means after a predetermined time has elapsed, After the fuel cell is started and stopped, sub-freezing countermeasure scavenging is performed in which the generated water inside the anode electrode and the cathode electrode is discharged at a larger flow rate than the deterioration countermeasure scavenging when the fuel cell falls below a predetermined temperature.

特許文献３に開示された燃料電池システムでは、燃料電池が発電を停止した後、設定インターバルをおいて燃料電池の状態を監視し、その際に燃料電池が掃気を必要とする所定状態と判断されたときに、掃気ガスによって反応ガスの流路内を掃気し、発電停止直後の最初の監視インターバルは、発電停止時における燃料電池内の温度と、燃料電池がおかれている外気の温度に応じて決定し、２回目以降の監視インターバルは、前回の監視インターバルの後の外気の温度に応じて更新する。さらに、風速に応じて監視インターバルを補正する。   In the fuel cell system disclosed in Patent Document 3, after the fuel cell stops generating power, the state of the fuel cell is monitored at a set interval, and at that time, the fuel cell is determined to be in a predetermined state that requires scavenging. The first monitoring interval immediately after power generation stops depends on the temperature inside the fuel cell when power generation is stopped and the temperature of the outside air where the fuel cell is placed. The second and subsequent monitoring intervals are updated according to the temperature of the outside air after the previous monitoring interval. Further, the monitoring interval is corrected according to the wind speed.

米国特許第７２７０９０４号明細書US Pat. No. 7,270,904 特開２００９−２５２５９３号公報JP 2009-252593 A 特開２００７−１３４２０５号公報JP 2007-134205 A

ところで、燃料電池システムの停止中に適切なタイミングで低温掃気を行うには、停止中の温度を監視する必要があるが、常時監視すると電力消費が大きくなり、燃費が悪化してしまう。そこで、消費電力を抑えるため、燃料電池システムの停止中は基本的に制御装置を停止しておき、設定されたインターバルがきたら制御装置を起動させて温度を検出し、該温度が閾値温度以下であるときには掃気処理を実施し、閾値温度よりも高い場合には制御装置を再び停止して次のインターバルを待つという監視制御を行っている。以下、このように所定のインターバルで制御装置を起動して監視することをＲＴＣ（Real Time Clock）監視と称す。   By the way, in order to perform low temperature scavenging at an appropriate timing while the fuel cell system is stopped, it is necessary to monitor the temperature during the stop, but if it is constantly monitored, power consumption increases and fuel consumption deteriorates. Therefore, in order to reduce power consumption, the control device is basically stopped while the fuel cell system is stopped, and when the set interval comes, the control device is started to detect the temperature, and the temperature is below the threshold temperature. In some cases, the scavenging process is performed, and when the temperature is higher than the threshold temperature, the control device is stopped again to wait for the next interval. Hereinafter, starting and monitoring the control device at predetermined intervals in this manner is referred to as RTC (Real Time Clock) monitoring.

この場合、仕向地における環境条件を設定し（例えば、外気温−３０゜Ｃ、風速２０ｍ／ｓ）、この環境条件下において凍結前に適切に低温掃気が実施されるように、前記インターバルと前記閾値温度を設定している。
しかしながら、車両が想定外の環境下に晒された場合には、温度の低下速度が速すぎるため、温度監視が間に合わず、低温掃気の実施タイミングを逸してしまい、燃料電池を凍結させる虞がある。
車両が想定外の環境下に晒される場合とは、例えば次のような場合である。
（１）燃料電池車両を運搬するために該車両を搭載した車両運搬ローダが冬季に走行する場合。
（２）燃料電池車両が冷凍室に保管された場合。
（３）燃料電池車両を船便輸送する際の航路がカナダ・アラスカ等の寒冷地航路だった場合
（４）燃料電池車両を航空輸送する際に航空機の貨物室に保管された場合（高度が上がると外気温度が急激に低下することによる） In this case, the environmental conditions in the destination are set (for example, outside air temperature −30 ° C., wind speed 20 m / s), and the interval and the above are set so that low-temperature scavenging is appropriately performed before freezing under these environmental conditions. A threshold temperature is set.
However, when the vehicle is exposed to an unexpected environment, the rate of temperature decrease is too fast, so that temperature monitoring is not in time, the timing for performing low temperature scavenging is lost, and the fuel cell may be frozen. .
The case where the vehicle is exposed to an unexpected environment is, for example, the following case.
(1) When a vehicle transport loader equipped with the vehicle travels in winter to transport the fuel cell vehicle.
(2) When the fuel cell vehicle is stored in the freezer compartment.
(3) When the fuel cell vehicle is transported by sea to a cold region such as Canada or Alaska (4) When the fuel cell vehicle is transported by air (stored in the cargo compartment of the aircraft) And due to a sudden drop in outside air temperature)

なお、前記特許文献３に開示された燃料電池システムでは、監視インターバルを外気温度や風速に応じて変更しているが、その場合、外気温センサや風速センサが必要になる。しかしながら、車両に外気温センサを設ける場合、車両はラジエタ等の熱源を有するため、これら熱源から熱的影響を受けないように設置するのが困難で、特に車両停止時に正確な外気温度を検出することが難しい。また、車両に風速センサを設ける場合も、車体の直近に設置すると正確な風速を検出するのが難しい。   In the fuel cell system disclosed in Patent Document 3, the monitoring interval is changed according to the outside air temperature and the wind speed. In this case, an outside air temperature sensor and a wind speed sensor are required. However, when an outside air temperature sensor is provided in a vehicle, the vehicle has a heat source such as a radiator, so that it is difficult to install so as not to be thermally affected by these heat sources, and an accurate outside air temperature is detected particularly when the vehicle is stopped. It is difficult. Also, when a wind speed sensor is provided in a vehicle, it is difficult to detect an accurate wind speed if it is installed in the immediate vicinity of the vehicle body.

そこで、この発明は、想定外の温度低下があったときにも適切なタイミングで低温掃気を実施することができる燃料電池システムを提供するものである。   Therefore, the present invention provides a fuel cell system capable of performing low-temperature scavenging at an appropriate timing even when an unexpected temperature drop occurs.

この発明に係る燃料電池システムでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、アノード極に燃料を供給されカソード極に酸化剤を供給されて発電を行う燃料電池（例えば、後述する実施例における燃料電池１）と、前記燃料電池の前記アノード極に連なる燃料系ガス流路（例えば、後述する実施例における燃料供給流路１６ａ、アノードオフガス流路２１、アノード掃気流路２３、掃気排出流路３０）と前記カソード極に連なる酸化剤系ガス流路（例えば、後述する実施例における空気供給流路８、空気排出流路９）の少なくとも一方の流路に掃気ガスを流すことで該流路および前記燃料電池内の水を排出する掃気手段（例えば、後述する実施例におけるコンプレッサ７、圧力制御弁１０、掃気導入弁２２、掃気排出弁２９）と、前記掃気手段を制御する制御部（例えば、後述する実施例における制御装置５０）と、を備え、車両に搭載された燃料電池システムであって、燃料電池システム内の温度を検出する温度センサ（例えば、後述する実施例におけるカソード出口温度センサ６１、アノード出口温度センサ６２、冷却水出口温度センサ６３）を備え、前記制御部は、前記燃料電池の停止中、前記燃料電池が停止してから確認インターバルが経過する毎に、前記温度センサで検出された温度と掃気実施温度閾値とを比較し前記温度が前記掃気実施温度閾値よりも小さいときに前記掃気手段による掃気が必要と判定する掃気要否判定を行い、該判定時に前記温度センサで検出された温度を用いて算出した単位時間当たりの温度低下割合が所定値よりも大きい場合には、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更することを特徴とする車両用燃料電池システムである。 The fuel cell system according to the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is a fuel cell (for example, a fuel cell 1 in an embodiment described later) in which fuel is supplied to the anode electrode and fuel is supplied to the cathode electrode and an oxidant is supplied to the cathode electrode, and the anode electrode of the fuel cell. (For example, a fuel supply passage 16a, an anode off-gas passage 21, an anode scavenging passage 23, and a scavenging discharge passage 30 in an embodiment described later) and an oxidant-based gas flow connected to the cathode electrode. Scavenging means for discharging the water in the flow path and the fuel cell by flowing a scavenging gas through at least one of the flow paths (for example, the air supply flow path 8 and the air discharge flow path 9 in the embodiments described later) For example, the compressor 7, the pressure control valve 10, the scavenging introduction valve 22, and the scavenging discharge valve 29 in the embodiment described later, and a control unit that controls the scavenging means (for example, in the embodiment described later). And a temperature sensor (for example, a cathode outlet temperature sensor 61 and an anode outlet temperature sensor in an embodiment to be described later) that detects a temperature in the fuel cell system. 62, a cooling water outlet temperature sensor 63), and the controller detects the temperature detected by the temperature sensor and scavenging every time a confirmation interval elapses after the fuel cell is stopped while the fuel cell is stopped. A scavenging necessity determination is made to determine that scavenging by the scavenging means is necessary when the temperature is lower than the scavenging scavenging temperature threshold, and the temperature detected by the temperature sensor at the time of the determination is used. If the rate of temperature decrease per unit time calculated above is greater than the predetermined value, the confirmation interval from the current determination to the next determination Serial is a vehicular fuel cell system characterized by time in accordance with the detected temperature value by the temperature sensor is changed to a shorter set shorter confirmed intervals.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が低いほど、前記温度低下割合が前記所定値以下の場合に設定されている通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値を有し、前記温度低下割合が前記所定値よりも大きい場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を前記急冷用掃気実施温度閾値に変更することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control unit is configured such that the lower the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination, the lower the temperature decrease rate is the predetermined value or less. When there is a quenching scavenging temperature threshold value set higher than the set normal threshold value and the temperature decrease rate is larger than the predetermined value, the scavenging temperature threshold value at the time of the current determination is set to the quenching scavenging value It changes to an implementation temperature threshold value, It is characterized by the above-mentioned.

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記所定値は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて設定される変数であり、前記温度値が大きいほど大きい値に設定されることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 2, wherein the predetermined value is a variable set according to a temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination, and the temperature The larger the value is, the larger the value is set.

請求項４に係る発明は、アノード極に燃料を供給されカソード極に酸化剤を供給されて発電を行う燃料電池（例えば、後述する実施例における燃料電池１）と、前記燃料電池の前記アノード極に連なる燃料系ガス流路（例えば、後述する実施例における燃料供給流路１６ａ、アノードオフガス流路２１、アノード掃気流路２３、掃気排出流路３０）と前記カソード極に連なる酸化剤系ガス流路（例えば、後述する実施例における空気供給流路８、空気排出流路９）の少なくとも一方の流路に掃気ガスを流すことで該流路および前記燃料電池内の水を排出する掃気手段（例えば、後述する実施例におけるコンプレッサ７、圧力制御弁１０、掃気導入弁２２、掃気排出弁２９）と、前記掃気手段を制御する制御部（例えば、後述する実施例における制御装置５０）と、を備え、車両に搭載された燃料電池システムであって、燃料電池システム内の温度を検出する温度センサ（例えば、後述する実施例におけるカソード出口温度センサ６１、アノード出口温度センサ６２、冷却水出口温度センサ６３）と、通信衛星により自車位置を検知する自車位置検知手段（例えば、後述する実施例におけるＧＰＳ受信器５３）と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池の停止中、前記燃料電池が停止してから確認インターバルが経過する毎に、前記温度センサで検出された温度と掃気実施温度閾値とを比較し前記温度が前記掃気実施温度閾値よりも小さいときに前記掃気手段による掃気が必要と判定する掃気要否判定を行い、該判定時に今回判定時および前回判定時に前記自車位置検知手段で検知した自車位置と確認インターバルとから車両移動速度を求め、この車両移動速度が所定の移動速度閾値よりも大きい場合には、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更することを特徴とする車両用燃料電池システムである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell (for example, a fuel cell 1 in an embodiment to be described later) in which fuel is supplied to the anode electrode and fuel is supplied to the cathode electrode, and the anode electrode of the fuel cell. (For example, a fuel supply passage 16a, an anode off-gas passage 21, an anode scavenging passage 23, and a scavenging discharge passage 30 in an embodiment described later) and an oxidant-based gas flow connected to the cathode electrode. Scavenging means for discharging the water in the flow path and the fuel cell by flowing a scavenging gas through at least one of the flow paths (for example, the air supply flow path 8 and the air discharge flow path 9 in the embodiments described later) For example, the compressor 7, the pressure control valve 10, the scavenging introduction valve 22, and the scavenging discharge valve 29 in the embodiment described later, and a control unit that controls the scavenging means (for example, in the embodiment described later). And a temperature sensor (for example, a cathode outlet temperature sensor 61 and an anode outlet temperature sensor in an embodiment to be described later) that detects a temperature in the fuel cell system. 62, a cooling water outlet temperature sensor 63) and own vehicle position detecting means (for example, a GPS receiver 53 in an embodiment to be described later) for detecting the own vehicle position by a communication satellite, and the control unit includes the fuel When the battery is stopped, the temperature detected by the temperature sensor is compared with a scavenging temperature threshold value every time a confirmation interval elapses after the fuel cell is stopped, and the temperature is smaller than the scavenging temperature threshold value A scavenging necessity determination is performed to determine that scavenging by the scavenging means is necessary, and the vehicle position detection means detects the current determination and the previous determination at the time of the determination. The vehicle movement speed is obtained from the vehicle position and the confirmation interval, and when the vehicle movement speed is greater than a predetermined movement speed threshold, the temperature sensor detects the confirmation interval from the current determination to the next determination. The vehicle fuel cell system is characterized in that the time is changed to an abbreviated confirmation interval in which the time is set shorter in accordance with the set temperature value.

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記制御部は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が低いほど、前記車両移動速度が前記所定の移動速度閾値以下の場合に設定されている通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値を有し、前記車両移動速度が前記所定の移動速度閾値よりも大きい場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を前記急冷用掃気実施温度閾値に変更することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the controller is configured such that the lower the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination, the lower the vehicle moving speed is equal to or less than the predetermined moving speed threshold. If the vehicle has a quenching scavenging temperature threshold value set higher than the normal threshold value set in this case, and the vehicle moving speed is larger than the predetermined moving speed threshold value, the scavenging temperature at the current determination The threshold value is changed to the quenching scavenging temperature threshold value.

請求項６に係る発明は、請求項５または請求項６に記載の発明において、前記所定の移動速度閾値は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて設定される変数であり、前記温度値が大きいほど大きい値に設定されることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth or sixth aspect of the invention, the predetermined moving speed threshold is a variable that is set according to a temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination. The larger the temperature value is, the larger the value is set.

請求項１に係る発明によれば、燃料電池システムの温度の低下割合が所定値よりも大きい場合、すなわち燃料電池システムが急冷されている場合には、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更するので、急冷されているときにも適確なタイミングで低温掃気実施の要否を判断することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the rate of decrease in the temperature of the fuel cell system is larger than a predetermined value, that is, when the fuel cell system is rapidly cooled, the confirmation interval from the current determination to the next determination is Since the time is changed to the shortening confirmation interval that is set to be shorter, it is possible to determine whether or not the low-temperature scavenging is necessary at an appropriate timing even when the cooling is rapidly performed.

請求項２に係る発明によれば、燃料電池システムの温度の低下割合が所定値よりも大きい場合、すなわち燃料電池システムが急冷されている場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を、通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値に変更するので、燃料電池システム内が凍結する前に適確なタイミングで低温掃気を実施することができる。したがって、燃料電池システムの氷結破損を防止することができる。   According to the invention of claim 2, when the rate of decrease in the temperature of the fuel cell system is greater than a predetermined value, that is, when the fuel cell system is rapidly cooled, Since it is changed to the quenching scavenging temperature threshold value set higher than the threshold value, the low temperature scavenging can be performed at an appropriate timing before the inside of the fuel cell system is frozen. Therefore, it is possible to prevent icing damage of the fuel cell system.

請求項３に係る発明によれば、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が掃気実施温度閾値に近いほど、所定値が小さく設定されることとなるので、確認インターバルを短縮確認インターバルに変更すべきか否かの判定を早めに行うことができる。   According to the third aspect of the invention, the closer the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination is to the scavenging temperature threshold value, the smaller the predetermined value is set. It can be determined early whether or not to change.

請求項４に係る発明によれば、車両移動速度が所定の移動速度閾値よりも大きい場合には、車両が急速に空冷されていると推定して、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更するので、急冷されているときにも適確なタイミングで低温掃気実施の要否を判断することができる。   According to the invention of claim 4, when the vehicle moving speed is larger than a predetermined moving speed threshold, the vehicle is rapidly air-cooled, and the confirmation interval from the current determination to the next determination is Since the time is changed to the shortening confirmation interval that is set to be shorter, it is possible to determine whether or not the low-temperature scavenging is necessary at an appropriate timing even when the cooling is rapidly performed.

請求項５に係る発明によれば、車両移動速度が所定の移動速度閾値よりも大きい場合、すなわち燃料電池システムが急冷されている場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を、通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値に変更するので、燃料電池システム内が凍結する前に適確なタイミングで低温掃気を実施することができる。したがって、燃料電池システムの氷結破損を防止することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the vehicle moving speed is higher than the predetermined moving speed threshold, that is, when the fuel cell system is rapidly cooled, the scavenging execution temperature threshold at the time of the current determination is set higher than the normal threshold. Therefore, the low-temperature scavenging can be performed at an appropriate timing before the inside of the fuel cell system is frozen. Therefore, it is possible to prevent icing damage of the fuel cell system.

請求項６に係る発明によれば、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が掃気実施温度閾値に近いほど、所定値が小さく設定されることとなるので、確認インターバルを短縮確認インターバルに変更すべきか否かの判定を早めに行うことができる。   According to the sixth aspect of the invention, the closer the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination is to the scavenging temperature threshold value, the smaller the predetermined value is set. It can be determined early whether or not to change.

この発明に係る車両用燃料電池システムの実施例における概略構成図である。It is a schematic block diagram in the Example of the fuel cell system for vehicles concerning this invention. 前記実施例の車両用燃料電池システムにおけるシステム停止制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the system stop control in the fuel cell system for vehicles of the said Example. 前記実施例におけるＲＴＣ監視制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows RTC monitoring control in the said Example. 前記実施例における次回監視インターバルマップである。It is a next monitoring interval map in the said Example. 前記実施例における急冷用掃気実施温度マップである。It is the scavenging scavenging implementation temperature map for the said Example. 前記実施例におけるシステム急冷判断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the system rapid_cooling determination process in the said Example. 前記実施例における急冷温度低下率閾値マップである。It is a rapid cooling temperature fall rate threshold value map in the said Example. 前記実施例におけるシステム停止のタイムチャートである。It is a time chart of the system stop in the said Example. 前記実施例における低温掃気制御のタイムチャートである。It is a time chart of the low temperature scavenging control in the said Example. 別の実施例におけるシステム急冷判断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the system rapid cooling judgment process in another Example. 前記別の実施例におけるシステム急冷閾値マップである。It is a system quench threshold value map in the another embodiment.

以下、この発明に係る車両用燃料電池システムの実施例を図１から図１１の図面を参照して説明する。
図１は、実施例における燃料電池システムの概略構成図であり、この燃料電池システムは燃料電池車両に搭載されている。
燃料電池１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノード極とカソード極とで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されており、アノード極に燃料ガス（燃料）として水素を供給し、カソード極に酸化剤ガス（酸化剤）として酸素を含む空気を供給すると、アノード極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード極まで移動して、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。カソード極側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜を透過してアノード極側に逆拡散するため、アノード極側にも生成水が存在する。 Embodiments of a fuel cell system for a vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system in an embodiment, and this fuel cell system is mounted on a fuel cell vehicle.
The fuel cell 1 is configured by laminating a plurality of cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane from both sides between an anode electrode and a cathode electrode. When hydrogen is supplied as (fuel) and oxygen-containing air is supplied as the oxidant gas (oxidant) to the cathode electrode, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode. It moves to the pole and generates electricity by causing an electrochemical reaction with oxygen at the cathode pole to produce water. Part of the generated water generated on the cathode electrode side permeates the solid polymer electrolyte membrane and back diffuses to the anode electrode side, so that the generated water also exists on the anode electrode side.

空気はスーパーチャージャーなどのコンプレッサ７により所定圧力に加圧され、空気供給流路８を通って燃料電池１内の酸化剤流通路６に導入され、各セルのカソード極に供給される。燃料電池１に供給された空気は発電に供された後、燃料電池１からカソード極側の生成水と共に空気排出流路９に排出され、圧力制御弁１０を介して希釈ボックス１１へ排出される。
圧力制御弁１０よりも上流の空気排出流路９には、燃料電池１から排出される空気の温度を検出するカソード出口温度センサ６１が設けられている。カソード出口温度センサ６１は検出した温度値に応じた電気信号を制御装置（ＥＣＵ）５０に出力する。 The air is pressurized to a predetermined pressure by a compressor 7 such as a supercharger, introduced into the oxidant flow passage 6 in the fuel cell 1 through the air supply flow path 8, and supplied to the cathode electrode of each cell. After the air supplied to the fuel cell 1 is used for power generation, it is discharged from the fuel cell 1 to the air discharge passage 9 together with the generated water on the cathode electrode side, and is discharged to the dilution box 11 via the pressure control valve 10. .
A cathode outlet temperature sensor 61 that detects the temperature of the air discharged from the fuel cell 1 is provided in the air discharge passage 9 upstream of the pressure control valve 10. The cathode outlet temperature sensor 61 outputs an electrical signal corresponding to the detected temperature value to the control unit (ECU) 50.

一方、水素タンク１５から供給される水素は燃料供給流路１６を介して燃料電池１内の燃料流通路５に導入され、各セルのアノード極に供給される。燃料供給流路１６には、上流側から順に、ガス供給弁１７、遮断弁１８、レギュレータ１９、エゼクタ２０が設けられており、水素タンク１５から供給された水素はレギュレータ１９によって所定圧力に減圧されて燃料電池１の燃料流通路５に供給される。そして、消費されなかった未反応の水素は、燃料電池１からアノードオフガスとして排出され、アノードオフガス流路２１を通ってエゼクタ２０に吸引され、水素タンク１５から供給される新鮮な水素と合流し再び燃料電池１の燃料流通路５に供給される。すなわち、燃料電池１から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス流路２１、およびエゼクタ２０よりも下流の燃料供給流路１６ａを通って、燃料電池１を循環する。
エゼクタ２０よりも下流の燃料供給流路１６ａと空気供給流路８は、掃気導入弁２２を備えたアノード掃気流路２３によって接続されており、アノード掃気流路２３を介して燃料供給流路１６に空気を導入可能となっている。 On the other hand, the hydrogen supplied from the hydrogen tank 15 is introduced into the fuel flow passage 5 in the fuel cell 1 through the fuel supply passage 16 and supplied to the anode electrode of each cell. A gas supply valve 17, a shut-off valve 18, a regulator 19, and an ejector 20 are provided in the fuel supply flow path 16 in order from the upstream side, and the hydrogen supplied from the hydrogen tank 15 is reduced to a predetermined pressure by the regulator 19. To the fuel flow passage 5 of the fuel cell 1. Unreacted hydrogen that has not been consumed is discharged from the fuel cell 1 as an anode off-gas, sucked into the ejector 20 through the anode off-gas passage 21, and merged with fresh hydrogen supplied from the hydrogen tank 15 again. It is supplied to the fuel flow path 5 of the fuel cell 1. That is, the anode offgas discharged from the fuel cell 1 circulates in the fuel cell 1 through the anode offgas passage 21 and the fuel supply passage 16a downstream of the ejector 20.
The fuel supply channel 16 a and the air supply channel 8 downstream of the ejector 20 are connected by an anode scavenging channel 23 having a scavenging introduction valve 22, and the fuel supply channel 16 is connected via the anode scavenging channel 23. It is possible to introduce air into.

アノードオフガス流路２１には、アノードオフガスに含まれる凝縮水を捕集するキャッチタンク２４が設けられており、エゼクタ２０には凝縮水を除去された水素が供給されるようになっている。キャッチタンク２４は、排水弁２５を備えた排水流路２６を介して希釈ボックス１１に接続されており、キャッチタンク２４に所定量の水が溜まると排水弁２５が開き、溜まった水をアノードオフガスで押し出し、希釈ボックス１１にアノードオフガスとともに排出する。   The anode off-gas flow path 21 is provided with a catch tank 24 that collects condensed water contained in the anode off-gas, and the ejector 20 is supplied with hydrogen from which condensed water has been removed. The catch tank 24 is connected to the dilution box 11 via a drainage flow path 26 provided with a drainage valve 25. When a predetermined amount of water accumulates in the catch tank 24, the drainage valve 25 opens, and the accumulated water is anode offgas. And is discharged into the dilution box 11 together with the anode off gas.

また、キャッチタンク２４よりも下流のアノードオフガス流路２１からは、パージ弁２７を備えたパージ流路２８と、掃気排出弁２９を備えた掃気排出流路３０とが分岐し、パージ流路２８と掃気排出流路３０は希釈ボックス１１に接続されている。
パージ弁２７は、燃料電池１の発電時において、通常は閉じており、所定の条件が満たされたときに開いて、アノードオフガス中に含まれる不純物をアノードオフガスとともに希釈ボックス１１へ排出する。
掃気排出弁２９は通常は閉じており、燃料電池システムの停止中にアノード極側を掃気するときに開いて掃気ガスを希釈ボックス１１に排出する。掃気については後で詳述する。 A purge flow path 28 having a purge valve 27 and a scavenging discharge flow path 30 having a scavenging discharge valve 29 are branched from the anode off-gas flow path 21 downstream of the catch tank 24. The scavenging / discharge passage 30 is connected to the dilution box 11.
The purge valve 27 is normally closed during power generation of the fuel cell 1 and opens when a predetermined condition is satisfied, and discharges impurities contained in the anode off gas to the dilution box 11 together with the anode off gas.
The scavenging discharge valve 29 is normally closed, and is opened when scavenging the anode side while the fuel cell system is stopped, and discharges the scavenging gas to the dilution box 11. The scavenging will be described in detail later.

また、希釈ボックス１１には空気供給流路８から分岐した希釈ガス流路３１が接続されている。希釈ガス流路３１に設けられた開閉弁３２は、燃料電池１を通さずに希釈ガス（空気）を希釈ボックス１１に供給する場合に開かれる。
そして、排水流路２６、パージ流路２８、掃気排出流路３０を介して希釈ボックス１１に排出されたアノードオフガスは、空気排出流路９または希釈ガス流路３１を介して希釈ボックス１１に流入する空気によって希釈され、希釈されたガスが希釈ボックス１１から排気管３３を介して大気に排出される。
キャッチタンク２４よりも下流のアノードオフガス流路２１には、燃料電池１から排出されるアノードオフガスの温度を検出するアノード出口温度センサ６２が設けられている。アノード出口温度センサ６２は検出した温度値に応じた電気信号を制御装置５０に出力する。 A dilution gas flow path 31 branched from the air supply flow path 8 is connected to the dilution box 11. The on-off valve 32 provided in the dilution gas channel 31 is opened when supplying the dilution gas (air) to the dilution box 11 without passing through the fuel cell 1.
Then, the anode off-gas discharged to the dilution box 11 via the drainage flow path 26, the purge flow path 28, and the scavenging discharge flow path 30 flows into the dilution box 11 via the air discharge flow path 9 or the dilution gas flow path 31. The diluted gas is discharged from the dilution box 11 through the exhaust pipe 33 to the atmosphere.
An anode outlet gas sensor 21 that detects the temperature of the anode offgas discharged from the fuel cell 1 is provided in the anode offgas passage 21 downstream of the catch tank 24. The anode outlet temperature sensor 62 outputs an electrical signal corresponding to the detected temperature value to the control device 50.

さらに、燃料電池１は内部に冷却通路７１を備えており、この冷却通路７１に冷却水を流通させることによって燃料電池１から熱を奪い、発電に伴う発熱で燃料電池１が所定の上限温度を越えないよう冷却している。冷却通路７１は、冷却水ポンプ７２とラジエタ７３とを備えた冷却水循環流路７４に接続されており、冷却通路７１と冷却水循環流路７４により形成される閉回路を冷却水が循環するようになっている。
詳述すると、冷却水は、冷却水ポンプ７２によって昇圧されて燃料電池１の冷却通路７１に供給され、燃料電池１との熱交換によって暖められた冷却水は燃料電池１から排出されてラジエタ７３に送られる。ラジエータ７３において外部に放熱することにより冷却された冷却水は、冷却水ポンプ７２に供給され、再び冷却水ポンプ７２で昇圧されて燃料電池１に供給される。なお、燃料電池１を冷却する必要がないときには、冷却水ポンプ７２を停止して冷却水の循環を停止する。
燃料電池１とラジエタ７３との間の冷却水循環流路７４には、燃料電池１から排出される冷却水の温度を検出する冷却水出口温度センサ６３が設けられている。冷却水出口温度センサ６３は検出した温度値に応じた電気信号を制御装置５０に出力する。 Further, the fuel cell 1 has a cooling passage 71 therein, and heat is taken from the fuel cell 1 by circulating cooling water through the cooling passage 71, and the fuel cell 1 has a predetermined upper limit temperature due to heat generated by power generation. Cooling not to exceed. The cooling passage 71 is connected to a cooling water circulation passage 74 having a cooling water pump 72 and a radiator 73 so that the cooling water circulates in a closed circuit formed by the cooling passage 71 and the cooling water circulation passage 74. It has become.
More specifically, the cooling water is boosted by the cooling water pump 72 and supplied to the cooling passage 71 of the fuel cell 1, and the cooling water warmed by heat exchange with the fuel cell 1 is discharged from the fuel cell 1 to the radiator 73. Sent to. The cooling water cooled by radiating heat to the outside in the radiator 73 is supplied to the cooling water pump 72, boosted again by the cooling water pump 72, and supplied to the fuel cell 1. When there is no need to cool the fuel cell 1, the cooling water pump 72 is stopped to stop the cooling water circulation.
A cooling water circulation channel 74 between the fuel cell 1 and the radiator 73 is provided with a cooling water outlet temperature sensor 63 that detects the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell 1. The coolant outlet temperature sensor 63 outputs an electric signal corresponding to the detected temperature value to the control device 50.

この燃料電池システムでは、燃料電池１の停止中に燃料電池１およびガス流路内の水が凍結しないように、所定のタイミングで、燃料電池１およびガス流路内に空気（掃気ガス）を流して水を排出する掃気を行う。燃料電池１のカソード極およびカソード極に連なる酸化剤系ガス流路の掃気（以下、カソード掃気という）は、コンプレッサ７を駆動し、圧力制御弁１０を開いて、空気を空気供給流路８、燃料電池１内の酸化剤流通路６、空気排出流路９に流通させることによって行い、燃料電池１のアノード極およびアノード極に連なる燃料系ガス流路の掃気（以下、アノード掃気という）は、コンプレッサ７を駆動し、遮断弁１８を閉じ、掃気導入弁２２および掃気排出弁２９を開いて、空気を空気供給流路８、アノード掃気流路２３、エゼクタ２０よりも下流の燃料供給流路１６ａ、燃料電池１内の燃料流通路５、アノードオフガス流路２１、掃気排出流路３０に流通させることによって行う。
この実施例において、コンプレッサ７、圧力制御弁１０、掃気導入弁２２、掃気排出弁２９は、掃気手段を構成し、空気供給流路８と空気排出流路９は酸化剤系ガス流路を構成し、アノード掃気流路２３、エゼクタ２０よりも下流の燃料供給流路１６ａ、アノードオフガス流路２１、掃気排出流路３０は、燃料系ガス流路を構成する。 In this fuel cell system, air (scavenging gas) is allowed to flow into the fuel cell 1 and the gas flow path at a predetermined timing so that the water in the fuel cell 1 and the gas flow path does not freeze while the fuel cell 1 is stopped. Scavenging to discharge water. Scavenging of the oxidant gas flow path (hereinafter referred to as “cathodic scavenging”) connected to the cathode electrode and the cathode electrode of the fuel cell 1 drives the compressor 7, opens the pressure control valve 10, and supplies air to the air supply flow path 8, The scavenging of the fuel system gas flow path (hereinafter referred to as anode scavenging) that is performed by flowing through the oxidant flow path 6 and the air discharge flow path 9 in the fuel cell 1 and connected to the anode electrode and the anode electrode of the fuel cell 1 is performed as follows. The compressor 7 is driven, the shut-off valve 18 is closed, the scavenging introduction valve 22 and the scavenging discharge valve 29 are opened, and air is supplied to the fuel supply passage 16a downstream of the air supply passage 8, the anode scavenging passage 23, and the ejector 20. This is performed by flowing through the fuel flow passage 5, the anode offgas passage 21, and the scavenging discharge passage 30 in the fuel cell 1.
In this embodiment, the compressor 7, the pressure control valve 10, the scavenging introduction valve 22, and the scavenging discharge valve 29 constitute scavenging means, and the air supply passage 8 and the air discharge passage 9 constitute an oxidant gas passage. The anode scavenging flow path 23, the fuel supply flow path 16a downstream of the ejector 20, the anode off-gas flow path 21, and the scavenging discharge flow path 30 constitute a fuel system gas flow path.

制御装置５０は、イグニッションスイッチ５１から入力したオン・オフ信号に基づいて燃料電池システムの起動・停止を制御し、燃料電池１の出力制御等、制御内容に応じて、コンプレッサ７、圧力制御弁１０、ガス供給弁１７、遮断弁１８、掃気導入弁２２、排水弁２５、パージ弁２７、掃気排出弁２９、開閉弁３２、冷却水ポンプ７２等を制御する。なお、図１ではこれらの制御信号線を省略している。
また、制御装置５０には、ＲＴＣ監視制御を実行するためのタイマ５２が接続されており、燃料電池システムの停止中にタイマ５２にセットされた時間が経過すると制御装置５０が起動せしめられる。タイマ５２にセットされる時間は、制御装置５０によって変更可能となっている。
さらに、車両は、人工衛星との衛星通信により自車の現在位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するＧＰＳ受信器（自車位置検知手段）５３を備えており、ＧＰＳ受信器５３は受信した位置情報を制御装置５０に出力する。 The control device 50 controls the start / stop of the fuel cell system based on the on / off signal input from the ignition switch 51, and the compressor 7 and the pressure control valve 10 according to the control contents such as output control of the fuel cell 1. The gas supply valve 17, the shutoff valve 18, the scavenging introduction valve 22, the drain valve 25, the purge valve 27, the scavenging discharge valve 29, the on-off valve 32, the cooling water pump 72, and the like are controlled. In FIG. 1, these control signal lines are omitted.
Further, a timer 52 for executing RTC monitoring control is connected to the control device 50, and the control device 50 is started when the time set in the timer 52 elapses while the fuel cell system is stopped. The time set in the timer 52 can be changed by the control device 50.
Further, the vehicle is provided with a GPS receiver (own vehicle position detecting means) 53 for receiving a GPS (Global Positioning System) signal for measuring the current position of the own vehicle by satellite communication with an artificial satellite. The device 53 outputs the received position information to the control device 50.

この燃料電池システムでは、システムの停止中に想定外の温度低下があったときにも、適切なタイミングで掃気を実施して、燃料電池１内およびガス流路の凍結を確実に防止することができるようにしている。
以下、燃料電池システムの停止中の掃気制御を図２から図１１の図面を参照して説明する。
図１は、燃料電池システムの停止制御を示すフローチャートであり、停止制御はイグニッションスイッチ５１のオフ信号をトリガーとして制御装置５０によって実行される。 In this fuel cell system, even when an unexpected temperature drop occurs during system shutdown, scavenging is performed at an appropriate timing to reliably prevent the fuel cell 1 and the gas flow path from being frozen. I can do it.
Hereinafter, scavenging control while the fuel cell system is stopped will be described with reference to FIGS. 2 to 11.
FIG. 1 is a flowchart showing stop control of the fuel cell system, and the stop control is executed by the control device 50 using an off signal of the ignition switch 51 as a trigger.

まず、ステップＳ０１において、燃料電池１への反応ガス供給を停止し（以下、燃料電池１の停止という）、制御装置５０を停止する。燃料電池１への反応ガス供給停止は、コンプレッサ７を停止するとともに、ガス供給弁１７、遮断弁１８、排水弁２５、パージ弁２７、掃気排出弁２９を閉じることにより行われる。
次に、ステップＳ０２に進み、燃料電池１の停止後、タイマ５２にセットされている時間（すなわち監視インターバル）が経過したときに制御装置５０を起動する。
次に、ステップＳ０３に進み、低温掃気実施の要否を判断するＲＴＣ監視制御を実行する。ＲＴＣ監視制御については後で詳述する。
次に、ステップＳ０４に進み、低温掃気実施要求があるか否かを判定する。
ステップＳ０４における判定結果が「ＮＯ」（要求なし）である場合には、ステップＳ５に進み制御装置５０を停止して、ステップＳ０２に戻る。
ステップＳ０４における判定結果が「ＹＥＳ」（要求あり）である場合には、ステップＳ０６に進み、燃料電池１およびガス流路内の水を排出するために低温掃気制御を実行する。低温掃気制御については後で詳述する。
次に、ステップＳ０７に進み、掃気が完了したか否かを判定する。
ステップＳ０７における判定結果が「ＮＯ」（未了）である場合には、ステップＳ０６に戻る。
ステップＳ０７における判定結果が「ＹＥＳ」（完了）である場合には、ステップＳ０８に進んでＲＴＣ監視制御を終了し、さらにステップＳ０９に進み制御装置５０を停止して、本ルーチンの実行を終了する。 First, in step S01, supply of the reaction gas to the fuel cell 1 is stopped (hereinafter referred to as stop of the fuel cell 1), and the control device 50 is stopped. The supply of the reactive gas to the fuel cell 1 is stopped by stopping the compressor 7 and closing the gas supply valve 17, shutoff valve 18, drain valve 25, purge valve 27, and scavenging exhaust valve 29.
Next, the process proceeds to step S02, and the control device 50 is activated when the time set in the timer 52 (that is, the monitoring interval) has elapsed after the fuel cell 1 is stopped.
Next, it progresses to step S03 and the RTC monitoring control which judges the necessity of low temperature scavenging implementation is performed. The RTC monitoring control will be described in detail later.
Next, it progresses to step S04 and it is determined whether there exists a low-temperature scavenging implementation request | requirement.
If the determination result in step S04 is “NO” (no request), the process proceeds to step S5, the control device 50 is stopped, and the process returns to step S02.
If the determination result in step S04 is “YES” (required), the process proceeds to step S06, and low-temperature scavenging control is executed to discharge the water in the fuel cell 1 and the gas flow path. The low temperature scavenging control will be described in detail later.
Next, it progresses to step S07 and it is determined whether scavenging was completed.
If the determination result in step S07 is “NO” (incomplete), the process returns to step S06.
If the determination result in step S07 is “YES” (completed), the process proceeds to step S08 to end the RTC monitoring control, and further proceeds to step S09 to stop the control device 50 and terminate the execution of this routine. .

次に、ステップＳ０３において実行するＲＴＣ監視制御を、図３のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップＳ１０１において、燃料電池システムが急冷されているか否かを判定するシステム急冷判断処理を実行する。
ここで、システム急冷判断処理を図６のフローチャートに従って説明する。システム急冷判断処理は、燃料電池システム内の温度（以下、システム温度と略す）の監視インターバルでの温度低下率に基づいて、燃料電池システムが急冷されているか否かを判断する。システム温度としては、カソード出口温度センサ６１あるいはアノード出口温度センサ６２あるいは冷却水出口温度センサ６３により検出される温度を用いることができる。この実施例では、システム温度としてアノード出口温度センサ６２により検出される温度を用いるものとする。 Next, the RTC monitoring control executed in step S03 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S101, system rapid cooling determination processing for determining whether or not the fuel cell system is rapidly cooled is executed.
Here, the system rapid cooling determination process will be described with reference to the flowchart of FIG. In the system rapid cooling determination process, it is determined whether or not the fuel cell system is rapidly cooled based on the temperature decrease rate at the monitoring interval of the temperature in the fuel cell system (hereinafter referred to as system temperature). As the system temperature, the temperature detected by the cathode outlet temperature sensor 61, the anode outlet temperature sensor 62, or the cooling water outlet temperature sensor 63 can be used. In this embodiment, the temperature detected by the anode outlet temperature sensor 62 is used as the system temperature.

まず、ステップＳ２０１において、前回のＲＴＣ監視制御時にアノード出口温度センサ６２により検知された温度（以下、前回システム温度と略す）Ｔ０を読み込む。
次に、ステップＳ２０２に進み、今回のＲＴＣ監視制御時にアノード出口温度センサ６２により検知された温度（以下、今回システム温度と略す）Ｔ１を読み込む。
次に、ステップＳ２０３に進み、前回のＲＴＣ監視制御から今回のＲＴＣ監視制御までの監視インターバルＭを読み込む。
次に、ステップＳ２０４に進み、前回システム温度Ｔ０と今回システム温度Ｔ１との差を監視インターバルＭで除して、監視インターバルＭにおける温度低下率ＴＤ（単位時間当たりの温度低下割合）を算出する（ＴＤ＝（Ｔ０−Ｔ１）／Ｍ）。 First, in step S201, the temperature T0 detected by the anode outlet temperature sensor 62 during the previous RTC monitoring control (hereinafter abbreviated as the previous system temperature) T0 is read.
In step S202, the temperature detected by the anode outlet temperature sensor 62 during the current RTC monitoring control (hereinafter abbreviated as the current system temperature) T1 is read.
In step S203, the monitoring interval M from the previous RTC monitoring control to the current RTC monitoring control is read.
Next, proceeding to step S204, the difference between the previous system temperature T0 and the current system temperature T1 is divided by the monitoring interval M to calculate the temperature decrease rate TD (temperature decrease rate per unit time) in the monitoring interval M ( TD = (T0−T1) / M).

次に、ステップＳ２０５に進み、図７に示すＴＤＣマップを参照して、今回システム温度Ｔ１に応じた急冷温度低下率閾値ＴＤＣ（所定値）を求める。この実施例のＴＤＣマップでは、システム温度が高くなるほど急冷温度低下率閾値ＴＤＣが大きくなるように設定されている。これは、システム温度が低いほど後述する掃気実施温度に近づくので、その場合には急冷温度低下率閾値ＴＤＣを小さくすることによって、急冷か否かを早目に判断することができるようにするためである。   Next, the process proceeds to step S205, and a rapid cooling temperature decrease rate threshold TDC (predetermined value) corresponding to the current system temperature T1 is obtained with reference to the TDC map shown in FIG. In the TDC map of this embodiment, the rapid cooling temperature decrease rate threshold TDC is set to increase as the system temperature increases. This is because the lower the system temperature is, the closer to the scavenging temperature to be described later, in this case, by reducing the rapid cooling temperature decrease rate threshold TDC, it is possible to quickly determine whether or not rapid cooling is performed. It is.

次に、ステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０４で算出した温度低下率ＴＤが、ステップＳ２０５で求めた急冷温度低下率閾値ＴＤＣよりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ２０６における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＤ＞ＴＤＣ）である場合には、ステップＳ２０７に進み、燃料電池システムは急冷されている（システム急冷あり）と判断する。
一方、ステップＳ２０６における判定結果が「ＮＯ」（ＴＤ≦ＴＤＣ）である場合には、ステップＳ２０８に進み、燃料電池システムは急冷されていない（システム急冷なし）と判断する。
ステップＳ２０７，Ｓ２０８からステップＳ２０９に進み、次回のシステム急冷判断処理に備えるため、今回システム温度Ｔ１を前回システム温度Ｔ０に置き換えて、本ルーチンの実行を終了する。 Next, the process proceeds to step S206, and it is determined whether or not the temperature decrease rate TD calculated in step S204 is larger than the rapid cooling temperature decrease rate threshold TDC obtained in step S205.
When the determination result in step S206 is “YES” (TD> TDC), the process proceeds to step S207, and it is determined that the fuel cell system is rapidly cooled (system rapidly cooled).
On the other hand, if the determination result in step S206 is “NO” (TD ≦ TDC), the process proceeds to step S208, and it is determined that the fuel cell system is not rapidly cooled (no system rapid cooling).
Proceeding from step S207, S208 to step S209, in order to prepare for the next system rapid cooling determination process, the current system temperature T1 is replaced with the previous system temperature T0, and the execution of this routine is terminated.

再び、図３のフローチャートに戻ってＲＴＣ監視制御の続きを説明する。
ステップＳ１０１のシステム急冷判断処理を実行した後、ステップＳ１０２に進み、システム急冷ありと判断されたか否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（システム急冷なし）である場合には、ステップＳ１０３に進み、図４において破線で示す通常用次回監視インターバルマップを参照して、今回システム温度Ｔ１に応じた通常用次回監視インターバル（確認インターバル）を求め、これを次回のＲＴＣ監視制御までの監視インターバルとしてタイマ５２にセットする。
さらに、ステップＳ１０４に進んで、今回のＲＴＣ監視制御における掃気実施温度として通常用掃気実施温度（通常閾値）をセットする。通常用掃気実施温度は一定値であり、例えば５゜Ｃとする。 Returning to the flowchart of FIG. 3 again, the continuation of the RTC monitoring control will be described.
After executing the system rapid cooling determination process in step S101, the process proceeds to step S102 to determine whether or not it is determined that the system is rapidly cooled.
If the determination result in step S102 is “NO” (no system rapid cooling), the process proceeds to step S103, and the normal next monitoring interval map indicated by a broken line in FIG. The next monitoring interval (confirmation interval) is obtained, and this is set in the timer 52 as the monitoring interval until the next RTC monitoring control.
In step S104, the normal scavenging execution temperature (normal threshold) is set as the scavenging execution temperature in the current RTC monitoring control. The normal scavenging temperature is a constant value, for example, 5 ° C.

一方、ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（システム急冷あり）である場合には、ステップＳ１０５に進み、図４において実線で示す急冷用次回監視インターバルマップを参照して、今回システム温度Ｔ１に応じた急冷用次回監視インターバル（短縮確認インターバル）を求め、これを次回のＲＴＣ監視制御までの監視インターバルとしてタイマ５２にセットする。
さらに、ステップＳ１０６に進み、図５において実線で示す急冷用掃気実施温度マップを参照して、今回システム温度Ｔ１に応じた急冷用掃気実施温度を求め、この急冷用掃気実施温度（急冷用掃気実施温度閾値）を今回のＲＴＣ監視制御における掃気実施温度としてセットする。 On the other hand, if the determination result in step S102 is “YES” (with system rapid cooling), the process proceeds to step S105, and the next monitoring interval map for rapid cooling indicated by a solid line in FIG. The next rapid cooling monitoring interval (shortening confirmation interval) is obtained, and this is set in the timer 52 as the monitoring interval until the next RTC monitoring control.
Further, the process proceeds to step S106, the quenching scavenging execution temperature corresponding to the current system temperature T1 is obtained with reference to the quenching scavenging execution temperature map indicated by the solid line in FIG. Temperature threshold) is set as the scavenging temperature in this RTC monitoring control.

そして、ステップＳ１０４，Ｓ１０６からステップＳ１０７に進み、今回システム温度Ｔ１が、ステップＳ１０４あるいはステップＳ１０６でセットした掃気実施温度よりも小さいか否かを判定する。
ステップＳ１０７における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｔ１＜掃気実施温度）である場合には、ステップＳ１０８に進み、低温掃気実施要求ありと判断し、本ルーチンの実行を終了する。
ステップＳ１０７における判定結果が「ＮＯ」（Ｔ１≧掃気実施温度）である場合には、ステップＳ１０９に進み、低温掃気実施要求なしと判断し、本ルーチンの実行を終了する。 Then, the process proceeds from step S104, S106 to step S107, and it is determined whether or not the current system temperature T1 is lower than the scavenging temperature set in step S104 or step S106.
If the determination result in step S107 is “YES” (T1 <scavenging temperature), the process proceeds to step S108, where it is determined that there is a low-temperature scavenging request, and the execution of this routine is terminated.
When the determination result in step S107 is “NO” (T1 ≧ scavenging temperature), the process proceeds to step S109, where it is determined that there is no request for low-temperature scavenging, and the execution of this routine is terminated.

ここで、図４に示す次回監視インターバルマップと図５に示す急冷用掃気実施温度マップについて説明する。
図５に示す急冷用掃気実施温度マップにおいて、横軸はシステム温度、縦軸は掃気実施温度であり、システム温度が高いほど、急冷用掃気実施温度は低くなるように設定されている。また、いずれのシステム温度においても、急冷用掃気実施温度は通常用掃気実施温度（図中、破線で示す一定温度）よりも高い温度に設定されている。
つまり、燃料電池システムが急冷されているときには、急冷されていないときよりも掃気実施温度を高い温度に設定することによって、低温掃気の実施タイミングを早くする。また、燃料電池システムが急冷されているときには、システム温度が低いほど掃気実施温度を高い温度に設定することによって、低温掃気の実施タイミングをより早くする。これにより、燃料電池システム内での水の凍結前に確実に掃気を実施することができるようにする。 Here, the next monitoring interval map shown in FIG. 4 and the quenching scavenging temperature map shown in FIG. 5 will be described.
In the rapid cooling scavenging execution temperature map shown in FIG. 5, the horizontal axis is the system temperature, and the vertical axis is the scavenging execution temperature. The higher the system temperature, the lower the scavenging scavenging execution temperature. In any system temperature, the quenching scavenging temperature is set higher than the normal scavenging temperature (a constant temperature indicated by a broken line in the figure).
That is, when the fuel cell system is rapidly cooled, the execution timing of the low-temperature scavenging is advanced by setting the scavenging temperature to a higher temperature than when the fuel cell system is not rapidly cooled. When the fuel cell system is rapidly cooled, the scavenging execution temperature is set to a higher temperature as the system temperature is lower, thereby making the execution timing of the low temperature scavenging earlier. This ensures that scavenging can be performed before freezing of water in the fuel cell system.

図４に示す次回監視インターバルマップにおいて、横軸はシステム温度、縦軸は次回監視インターバルである。図中、破線で示された通常用次回監視インターバルマップでは、システム温度が通常用掃気実施温度よりも高くなると、システム温度が高くなるほど次回監視インターバルが長くなるように設定されている。一方、図中、実線で示された急冷用次回監視インターバルマップでは、通常用掃気実施温度よりも所定値だけ高い温度（急冷用掃気実施温度の最小値）を越えると、システム温度が高くなるほど次回監視インターバルが長くなるように設定されており、いずれのシステム温度においても、急冷用次回監視インターバルが通常用次回監視インターバルよりも短い時間に設定されている。
つまり、燃料電池システムが急冷されているときには、急冷されていないときよりも次回監視インターバルを短い時間に設定することによって、短いインターバルで掃気の要否判定を行うことができるようにし、掃気実施のタイミングを逸しないようにしている。また、燃料電池システムが急冷されているときには、システム温度が低いほど急冷用次回監視インターバルが短くなることによって、より短いインターバルで掃気の要否判定を行うことができるようにし、掃気実施のタイミングを逸しないようにしている。 In the next monitoring interval map shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the system temperature, and the vertical axis represents the next monitoring interval. In the normal next monitoring interval map indicated by a broken line in the figure, when the system temperature becomes higher than the normal scavenging execution temperature, the next monitoring interval is set longer as the system temperature becomes higher. On the other hand, in the next monitoring interval map for rapid cooling indicated by the solid line in the figure, if the temperature exceeds a temperature that is higher than the normal scavenging temperature by a predetermined value (minimum value of the rapid cooling scavenging temperature), the next time the system temperature increases The monitoring interval is set to be long, and the rapid cooling next monitoring interval is set to be shorter than the normal next monitoring interval at any system temperature.
In other words, when the fuel cell system is rapidly cooled, the next monitoring interval is set to a shorter time than when the fuel cell system is not rapidly cooled, so that the necessity of scavenging can be determined at a short interval. I try not to miss the timing. In addition, when the fuel cell system is rapidly cooled, the next monitoring interval for rapid cooling becomes shorter as the system temperature becomes lower, so that the necessity of scavenging can be determined at shorter intervals, and the timing of the scavenging operation can be determined. I try not to miss.

図８は、燃料電池システム停止後のシステム温度の推移の一例を示し、システムが急冷されている場合と、急冷されていない場合（通常の場合）とを比較して示したものである。燃料電池システムが急冷されているときには、監視インターバルが通常よりも短くなり、頻繁に監視していることがわかる。また、燃料電池システムが急冷されているときには、掃気実施温度が通常よりも低く設定されるため、通常よりも早く掃気が実施されることがわかる。   FIG. 8 shows an example of the transition of the system temperature after the fuel cell system is stopped, and shows a comparison between a case where the system is rapidly cooled and a case where the system is not rapidly cooled (normal case). When the fuel cell system is rapidly cooled, the monitoring interval becomes shorter than usual, and it can be seen that the monitoring is frequently performed. Further, when the fuel cell system is rapidly cooled, it is understood that scavenging is performed earlier than usual because the scavenging temperature is set lower than normal.

次に、ステップＳ０６において実行する低温掃気制御について図９のタイムチャートを参照して説明する。
この実施例における低温掃気は、初めにカソード掃気を行い、次にアノード掃気を行う。
カソード掃気において、制御装置５０は、掃気導入弁２２と圧力制御弁１０を開き、掃気排出弁２９を閉じて、コンプレッサ７を駆動する。コンプレッサ７により昇圧された空気（掃気ガス）は、空気供給流路８、燃料電池１内の酸化剤流通路６、空気排出流路９を流通し、この流路内に残留する水および燃料電池１のカソード極に付着している水を吹き飛ばし、圧力制御弁１０から水とともに排出される。このカソード掃気においては、掃気導入弁２２が開いているので、燃料電池１のアノード極側にもカソード極側と同等の空気圧力が加わり、固体高分子電解質膜の両側の圧力バランスが確保される。ただし、掃気排出弁２９が閉じられているので、空気が燃料電池１の燃料流通路５を流通することはない。 Next, the low temperature scavenging control executed in step S06 will be described with reference to the time chart of FIG.
In the low temperature scavenging in this embodiment, the cathode scavenging is performed first, and then the anode scavenging is performed.
In the cathode scavenging, the control device 50 opens the scavenging introduction valve 22 and the pressure control valve 10, closes the scavenging discharge valve 29, and drives the compressor 7. The air (scavenging gas) pressurized by the compressor 7 flows through the air supply flow path 8, the oxidant flow path 6 and the air discharge flow path 9 in the fuel cell 1, and the water remaining in this flow path and the fuel cell. The water adhering to the cathode electrode 1 is blown off and discharged from the pressure control valve 10 together with the water. In this cathode scavenging, since the scavenging introduction valve 22 is open, an air pressure equivalent to that on the cathode electrode side is also applied to the anode electrode side of the fuel cell 1, and a pressure balance on both sides of the solid polymer electrolyte membrane is ensured. . However, since the scavenging exhaust valve 29 is closed, air does not flow through the fuel flow passage 5 of the fuel cell 1.

制御装置５０は、カソード掃気を所定時間行った後、アノード掃気に切り換える。
アノード掃気において、制御装置５０は、掃気導入弁２２を開状態に維持し、圧力制御弁１０をほぼ全閉（例えば、開度５％）とし、掃気排出弁２９を開き、空気供給流量がカソード掃気のときよりも若干増大するようにコンプレッサ７を制御する。コンプレッサ７により昇圧された空気（掃気ガス）は、空気供給流路８、アノード掃気流路２３、エゼクタ２０よりも下流の燃料供給流路１６ａ、燃料電池１内の燃料流通路５、アノードオフガス流路２１、掃気排出流路３０を流通し、この流路内に残留する水および燃料電池１のアノード極に付着している水を吹き飛ばし、掃気排出弁２９から水とともに排出される。アノード掃気においては、圧力制御弁１０がほぼ全閉となっているので、燃料電池１のカソード極側には空気が殆ど流れない。アノード掃気を所定時間行った後、制御装置５０は低温掃気を終了する。
なお、この実施例では、カソード掃気とアノード掃気を行っているが、いずれか一方の掃気であってもよい。 The controller 50 performs cathode scavenging for a predetermined time and then switches to anode scavenging.
In the anode scavenging, the control device 50 maintains the scavenging introduction valve 22 in an open state, the pressure control valve 10 is almost fully closed (for example, opening degree 5%), the scavenging discharge valve 29 is opened, and the air supply flow rate is the cathode. The compressor 7 is controlled so as to increase slightly compared to the scavenging time. Air (scavenging gas) boosted by the compressor 7 is supplied from the air supply channel 8, the anode scavenging channel 23, the fuel supply channel 16 a downstream from the ejector 20, the fuel flow channel 5 in the fuel cell 1, and the anode off-gas flow. The water flowing in the channel 21 and the scavenging discharge channel 30 is blown away, and the water remaining in the channel and the water adhering to the anode electrode of the fuel cell 1 are blown off and discharged together with the water from the scavenging discharge valve 29. In the anode scavenging, since the pressure control valve 10 is almost fully closed, almost no air flows to the cathode side of the fuel cell 1. After the anode scavenging is performed for a predetermined time, the control device 50 ends the low temperature scavenging.
In this embodiment, cathode scavenging and anode scavenging are performed, but either one of the scavenging may be performed.

このように、この燃料電池システムでは、燃料電池システムが急冷されているときには、監視インターバルを通常よりも短くして頻繁に監視し、掃気実施温度を通常よりも低く設定して、通常よりも早い段階で掃気を実施するようにしているので、車両が想定外の環境下に晒された場合にも、適確なタイミングで低温掃気実施の要否を判断することができ、燃料電池システム内が凍結する前に適確なタイミングで低温掃気を実施することができる。したがって、燃料電池１の固体高分子電解質膜やエゼクタ２０や弁類等の配管部品を含む燃料電池システムの氷結破損を防止することができる。
また、燃料電池システム内の温度に基づいて掃気実施の要否判断をしているので、外気温センサや風速センサを必要としない。 As described above, in this fuel cell system, when the fuel cell system is rapidly cooled, the monitoring interval is set shorter than usual and frequently monitored, and the scavenging temperature is set lower than usual so as to be faster than usual. Since scavenging is performed in stages, even if the vehicle is exposed to an unexpected environment, it is possible to determine whether or not low-temperature scavenging is necessary at an appropriate timing. Low temperature scavenging can be performed at an appropriate timing before freezing. Therefore, it is possible to prevent icing damage of the fuel cell system including the solid polymer electrolyte membrane of the fuel cell 1 and the piping parts such as the ejector 20 and valves.
Moreover, since the necessity of scavenging is determined based on the temperature in the fuel cell system, an outside air temperature sensor and a wind speed sensor are not required.

なお、燃料電池システムが急冷されているか否かは、車両の位置情報に基づいて算出した車両移動速度から推定することも可能である。
図１０に示すフローチャートに従って車両移動速度によるシステム急冷判断処理を説明する。
まず、ステップＳ３０１において、前回のＲＴＣ監視制御時にＧＰＳ受信器５３により取得した自車位置（以下、前回のＧＰＳ位置と称す）Ｇ０を読み込む。
次に、ステップＳ３０２に進み、今回のＲＴＣ監視制御時にＧＰＳ受信器５３により取得した自車位置（以下、今回のＧＰＳ位置と称す）Ｇ１を読み込む。
次に、ステップＳ３０３に進み、前回のＲＴＣ監視制御から今回のＲＴＣ監視制御までの監視インターバルＭを読み込む。
次に、ステップＳ３０４に進み、前回のＧＰＳ位置Ｇ０と今回のＧＰＳ位置Ｇ１との差を監視インターバルＭで除して、監視インターバルＭにおける車両移動速度Ｖを算出する（Ｖ＝（Ｇ０−Ｇ１）／Ｍ）。
この車両移動速度Ｖは、車両が前回のＧＰＳ位置Ｇ０から今回のＧＰＳ位置Ｇ１に直線移動したときに車両が受ける平均風速と考えることができる。 Whether or not the fuel cell system is rapidly cooled can also be estimated from the vehicle moving speed calculated based on the vehicle position information.
The system rapid cooling determination process based on the vehicle moving speed will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step S301, the vehicle position (hereinafter referred to as the previous GPS position) G0 acquired by the GPS receiver 53 during the previous RTC monitoring control is read.
Next, the process proceeds to step S302, and the vehicle position (hereinafter referred to as the current GPS position) G1 acquired by the GPS receiver 53 during the current RTC monitoring control is read.
In step S303, the monitoring interval M from the previous RTC monitoring control to the current RTC monitoring control is read.
Next, the process proceeds to step S304, and the difference between the previous GPS position G0 and the current GPS position G1 is divided by the monitoring interval M to calculate the vehicle moving speed V in the monitoring interval M (V = (G0−G1)). / M).
This vehicle moving speed V can be considered as an average wind speed that the vehicle receives when the vehicle linearly moves from the previous GPS position G0 to the current GPS position G1.

次に、ステップＳ３０５に進み、図１１に示すシステム急冷閾値マップを参照して、今回システム温度Ｔ１に応じたシステム急冷閾値Ｖｃ（所定の移動速度閾値）を求める。この実施例のシステム急冷閾値マップでは、システム温度が高くなるほどシステム急冷閾値Ｖｃが大きくなるように設定されている。これは、システム温度が低いほど掃気実施温度に近づくので、その場合にはシステム急冷閾値Ｖｃを小さくすることによって、急冷か否かを早目に判断することができるようにするためである。   Next, the process proceeds to step S305, and a system rapid cooling threshold Vc (predetermined moving speed threshold) corresponding to the current system temperature T1 is obtained with reference to the system rapid cooling threshold map shown in FIG. In the system quench threshold map of this embodiment, the system quench threshold Vc is set to increase as the system temperature increases. This is because, as the system temperature is lower, the scavenging temperature is approached, and in this case, the system rapid cooling threshold value Vc is reduced so that it is possible to quickly determine whether or not the rapid cooling is performed.

次に、ステップＳ３０６に進み、ステップＳ３０４で算出した車両移動速度Ｖが、ステップＳ３０５で求めたシステム急冷閾値Ｖｃよりも大きいか否かを判定する。
ステップＳ３０６における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｖ＞Ｖｃ）である場合には、ステップＳ３０７に進み、燃料電池システムは急冷されている（システム急冷あり）と判断する。前述したように、車両移動速度Ｖは車両が受ける平均風速と考えることができるので、車両移動速度Ｖがシステム急冷閾値Ｖｃよりも大きい場合には、車両が急速に空冷されていると推定することができるからである。
また、ここでＳ１０６と同様に、図５に示したマップを用いて急冷用掃気実施温度閾値を設定してもよい。すなわち、燃料電池システムが車両移動速度の大きいことで急冷されているときには、急冷されていないときよりも掃気実施温度を高い温度に設定することによって、低温掃気の実施タイミングを早くできる。また、燃料電池システムが急冷されているときには、システム温度が低いほど掃気実施温度を高い温度に設定することによって、低温掃気の実施タイミングをより早くする。
一方、ステップＳ３０６における判定結果が「ＮＯ」（Ｖ≦Ｖｃ）である場合には、ステップＳ３０８に進み、燃料電池システムは急冷されていない（システム急冷なし）と判断する。
ステップＳ３０７，Ｓ３０８からステップＳ３０９に進み、次回のシステム急冷判断処理に備えるため、今回のＧＰＳ位置Ｇ１を前回のＧＰＳ位置Ｇ０に置き換えて、本ルーチンの実行を終了する。 Next, it progresses to step S306 and it is determined whether the vehicle moving speed V calculated by step S304 is larger than the system quench threshold value Vc calculated | required by step S305.
When the determination result in step S306 is “YES” (V> Vc), the process proceeds to step S307, and it is determined that the fuel cell system is rapidly cooled (system rapidly cooled). As described above, since the vehicle moving speed V can be considered as an average wind speed received by the vehicle, when the vehicle moving speed V is larger than the system rapid cooling threshold Vc, it is estimated that the vehicle is rapidly air-cooled. Because you can.
Further, here, as in S106, the quenching scavenging temperature threshold for quenching may be set using the map shown in FIG. That is, when the fuel cell system is rapidly cooled due to a high vehicle moving speed, the execution timing of the low-temperature scavenging can be advanced by setting the scavenging temperature higher than when the fuel cell system is not rapidly cooled. When the fuel cell system is rapidly cooled, the scavenging execution temperature is set to a higher temperature as the system temperature is lower, thereby making the execution timing of the low temperature scavenging earlier.
On the other hand, when the determination result in step S306 is “NO” (V ≦ Vc), the process proceeds to step S308, and it is determined that the fuel cell system is not rapidly cooled (no system rapid cooling).
Proceeding from step S307, S308 to step S309, in order to prepare for the next system rapid cooling determination process, the current GPS position G1 is replaced with the previous GPS position G0, and the execution of this routine is terminated.

このシステム急冷判断処理を採用した場合にも、燃料電池システムが急冷されていると推定されるときには、監視インターバルを通常よりも短くして頻繁に監視する等で対処することができる。したがって、車両が想定外の環境下に晒された場合にも、適確なタイミングで低温掃気実施の要否を判断することができ、燃料電池システム内が凍結する前に適確なタイミングで低温掃気を実施することができる。したがって、燃料電池システムの氷結破損を防止することができる。   Even when this system rapid cooling determination process is adopted, when it is estimated that the fuel cell system is rapidly cooled, it can be dealt with by frequently monitoring by setting the monitoring interval shorter than usual. Therefore, even when the vehicle is exposed to an unexpected environment, it is possible to determine whether or not low-temperature scavenging is necessary at an appropriate timing, and the low-temperature scavenging can be performed at an appropriate timing before the fuel cell system freezes. Scavenging can be performed. Therefore, it is possible to prevent icing damage of the fuel cell system.

１ 燃料電池
７ コンプレッサ（掃気手段）
８ 空気供給流路（酸化剤系ガス流路）
９ 空気排出流路（酸化剤系ガス流路）
１０ 圧力制御弁（掃気手段）
１６ａ 燃料供給流路（燃料系ガス流路）
２１ アノードオフガス流路（燃料系ガス流路）
２２ 掃気導入弁（掃気手段）
２３ アノード掃気流路（燃料系ガス流路）
２９ 掃気排出弁（掃気手段）
３０ 掃気排出流路（燃料系ガス流路）
５０ 制御装置（制御部）
５３ ＧＰＳ受信器（自車位置検知手段）
６１ カソード出口温度センサ（温度センサ）
６２ アノード出口温度センサ（温度センサ）
６３ 冷却水出口温度センサ（温度センサ） 1 Fuel cell 7 Compressor (scavenging means)
8 Air supply channel (oxidant gas channel)
9 Air discharge channel (oxidant gas channel)
10 Pressure control valve (scavenging means)
16a Fuel supply channel (fuel system gas channel)
21 Anode off-gas channel (fuel gas channel)
22 Scavenging introduction valve (scavenging means)
23 Anode scavenging flow path (fuel gas flow path)
29 Scavenging exhaust valve (scavenging means)
30 Scavenging exhaust passage (fuel system gas passage)
50 Control device (control unit)
53 GPS receiver (own vehicle position detection means)
61 Cathode outlet temperature sensor (temperature sensor)
62 Anode outlet temperature sensor (temperature sensor)
63 Cooling water outlet temperature sensor (temperature sensor)

Claims (6)

アノード極に燃料を供給されカソード極に酸化剤を供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の前記アノード極に連なる燃料系ガス流路と前記カソード極に連なる酸化剤系ガス流路の少なくとも一方の流路に掃気ガスを流すことで該流路および前記燃料電池内の水を排出する掃気手段と、
前記掃気手段を制御する制御部と、
を備え、車両に搭載された燃料電池システムであって、
燃料電池システム内の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記燃料電池の停止中、前記燃料電池が停止してから確認インターバルが経過する毎に、前記温度センサで検出された温度と掃気実施温度閾値とを比較し前記温度が前記掃気実施温度閾値よりも小さいときに前記掃気手段による掃気が必要と判定する掃気要否判定を行い、該判定時に前記温度センサで検出された温度を用いて算出した単位時間当たりの温度低下割合が所定値よりも大きい場合には、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更することを特徴とする車両用燃料電池システム。 A fuel cell in which fuel is supplied to the anode electrode and oxidant is supplied to the cathode electrode to generate electricity;
The scavenging gas is allowed to flow through at least one of a fuel-based gas flow channel connected to the anode electrode of the fuel cell and an oxidant-based gas flow channel connected to the cathode electrode, so that water in the flow channel and the fuel cell is supplied. Scavenging means to exhaust;
A control unit for controlling the scavenging means;
A fuel cell system mounted on a vehicle,
A temperature sensor for detecting the temperature in the fuel cell system;
While the fuel cell is stopped, the control unit compares the temperature detected by the temperature sensor with a scavenging temperature threshold every time a confirmation interval elapses after the fuel cell stops, and the temperature is the scavenging temperature. A scavenging necessity determination is made to determine that scavenging by the scavenging means is necessary when the temperature is lower than the effective temperature threshold, and the temperature decrease rate per unit time calculated using the temperature detected by the temperature sensor at the time of the determination is predetermined. If it is larger than the value, the confirmation interval from the current determination to the next determination is changed to a shortened confirmation interval in which the time is set shorter according to the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination. A vehicle fuel cell system. 前記制御部は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が低いほど、前記温度低下割合が前記所定値以下の場合に設定されている通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値を有し、
前記温度低下割合が前記所定値よりも大きい場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を前記急冷用掃気実施温度閾値に変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。 The controller, the lower the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination, the higher the quenching scavenging temperature set higher than the normal threshold set when the temperature decrease rate is equal to or less than the predetermined value Has a threshold,
2. The vehicle fuel cell system according to claim 1, wherein when the rate of temperature decrease is greater than the predetermined value, the scavenging temperature threshold value at the time of the current determination is changed to the quenching scavenging temperature threshold value. . 前記所定値は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて設定される変数であり、前記温度値が大きいほど大きい値に設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用燃料電池システム。   The said predetermined value is a variable set according to the temperature value detected by the said temperature sensor at the time of this determination, and is set to a larger value, so that the said temperature value is large. The vehicle fuel cell system according to 2. アノード極に燃料を供給されカソード極に酸化剤を供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の前記アノード極に連なる燃料系ガス流路と前記カソード極に連なる酸化剤系ガス流路の少なくとも一方の流路に掃気ガスを流すことで該流路および前記燃料電池内の水を排出する掃気手段と、
前記掃気手段を制御する制御部と、
を備え、車両に搭載された燃料電池システムであって、
燃料電池システム内の温度を検出する温度センサと、
通信衛星により自車位置を検知する自車位置検知手段と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池の停止中、前記燃料電池が停止してから確認インターバルが経過する毎に、前記温度センサで検出された温度と掃気実施温度閾値とを比較し前記温度が前記掃気実施温度閾値よりも小さいときに前記掃気手段による掃気が必要と判定する掃気要否判定を行い、該判定時に今回判定時および前回判定時に前記自車位置検知手段で検知した自車位置と確認インターバルとから車両移動速度を求め、この車両移動速度が所定の移動速度閾値よりも大きい場合には、今回判定から次回判定までの確認インターバルを、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて時間がより短く設定された短縮確認インターバルに変更することを特徴とする車両用燃料電池システム。 A fuel cell in which fuel is supplied to the anode electrode and oxidant is supplied to the cathode electrode to generate electricity;
The scavenging gas is allowed to flow through at least one of a fuel-based gas flow channel connected to the anode electrode of the fuel cell and an oxidant-based gas flow channel connected to the cathode electrode, so that water in the flow channel and the fuel cell is supplied. Scavenging means to exhaust;
A control unit for controlling the scavenging means;
A fuel cell system mounted on a vehicle,
A temperature sensor for detecting the temperature in the fuel cell system;
A vehicle position detecting means for detecting the vehicle position by a communication satellite;
With
While the fuel cell is stopped, the control unit compares the temperature detected by the temperature sensor with a scavenging temperature threshold every time a confirmation interval elapses after the fuel cell stops, and the temperature is the scavenging temperature. A scavenging necessity determination is performed to determine that scavenging by the scavenging means is necessary when the temperature is lower than the effective temperature threshold, and the own vehicle position and the confirmation interval detected by the own vehicle position detection means at the time of this determination and at the time of the previous determination If the vehicle movement speed is greater than a predetermined movement speed threshold, the confirmation interval from the current determination to the next determination is set according to the temperature value detected by the temperature sensor at the current determination. The vehicle fuel cell system is characterized in that the time is changed to an abbreviated confirmation interval set to be shorter. 前記制御部は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値が低いほど、前記車両移動速度が前記所定の移動速度閾値以下の場合に設定されている通常閾値よりも高く設定された急冷用掃気実施温度閾値を有し、
前記車両移動速度が前記所定の移動速度閾値よりも大きい場合には、今回判定時の掃気実施温度閾値を前記急冷用掃気実施温度閾値に変更することを特徴とする請求項４に記載の車両用燃料電池システム。 The controller is for rapid cooling set higher than a normal threshold set when the vehicle moving speed is equal to or lower than the predetermined moving speed threshold, as the temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination is lower. Having a scavenging implementation temperature threshold;
5. The vehicle according to claim 4, wherein when the vehicle moving speed is larger than the predetermined moving speed threshold, the scavenging execution temperature threshold at the time of the current determination is changed to the rapid cooling scavenging execution temperature threshold. Fuel cell system. 前記所定の移動速度閾値は、今回判定時に前記温度センサで検出された温度値に応じて設定される変数であり、前記温度値が大きいほど大きい値に設定されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両用燃料電池システム。   5. The predetermined moving speed threshold is a variable that is set according to a temperature value detected by the temperature sensor at the time of the current determination, and is set to a larger value as the temperature value is larger. Or the fuel cell system for vehicles of Claim 5.
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