JP2016136466A - Fuel battery system and operation control method for fuel battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress degradation of drainage performance of a reaction gas exhaust manifold of a fuel battery.SOLUTION: A fuel battery system comprises a fuel battery, a supply manifold provided to extend into the fuel battery along a lamination direction, an exhaust manifold which is located above the supply manifold in a gravity direction to extend into the fuel battery along the lamination direction, an exhaust blow execution part for executing exhaust blow, and a gas supply amount controller for controlling the flow rate of reaction gas to be supplied to the fuel battery to be larger than that under normal operation of the fuel battery and also smaller than that under blow execution in at least one of a case where the operation environment of the fuel battery is a multi-water operation environment that the water reservoir amount in the exhaust manifold may be larger than that under the normal operation and a case where the operation condition of the fuel battery is a multi-water operation condition that the water reservoir amount in the exhaust manifold may be larger than that under the normal operation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池からの水の排出に関する。   The present invention relates to the discharge of water from a fuel cell.

燃料電池として、多数の単セルが積層したセルスタックを有し、反応ガスを流通させるためのマニホールドが単セルの積層方向に沿ってセルスタックの内部に延設された燃料電池が知られている。このような燃料電池では、カソード側の電気化学反応により生じる水や反応ガスに含まれる加湿用の水が各単セル内に溜まると、反応ガスの流通が阻害されるいわゆるフラッディングが生じ、セル電圧の低下が生じるおそれがある。また、セル電圧が低下すると、該当の単セルにおける電位変動が増大して触媒がより劣化し易くなる。そこで、反応ガスを通常時よりも多く燃料電池に供給することにより反応ガスによって水を排出する、いわゆる排水掃気を実行する燃料電池システムが提案されている。特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池内の残留水量を想定し、その量に応じた時間だけカソードに空気を供給すると共にアノードに水素ガスを供給して排水掃気処理を実行する。   As a fuel cell, there is known a fuel cell having a cell stack in which a large number of single cells are stacked, and a manifold for circulating a reaction gas extending inside the cell stack along the stacking direction of the single cells. . In such a fuel cell, when the water generated by the electrochemical reaction on the cathode side or the water for humidification contained in the reaction gas accumulates in each single cell, so-called flooding occurs, which hinders the flow of the reaction gas, and the cell voltage May decrease. Further, when the cell voltage decreases, the potential fluctuation in the corresponding single cell increases and the catalyst is more likely to deteriorate. Therefore, a fuel cell system that performs so-called drainage scavenging in which water is discharged by the reaction gas by supplying more reaction gas to the fuel cell than usual is proposed. In the fuel cell system described in Patent Document 1, the amount of residual water in the fuel cell is assumed, air is supplied to the cathode for a time corresponding to the amount, and hydrogen gas is supplied to the anode to execute the drainage scavenging process.

特開第２００６−２９４４０２号公報JP 2006-294402 A

しかしながら、従来の排水掃気では、例えば、以下のような構成において、排水が十分に行なわれないおそれがあった。セルスタックが載置された状態において、セルスタックの内部下方に反応ガス供給用マニホールドが位置し、内部上方に反応ガス排出用マニホールドが位置する燃料電池システムにおいて、排水掃気が実行されると、各単セル内の水は、反応ガス排出用マニホールドまで押し上げられる。しかしながら、反応ガス排出用マニホールドにおける出口から遠い部分でのオフガスの流量、すなわち、該当部分に接する各単セルから排出されるオフガスの合計流量は少ないため、また、一般に排水掃気は１〜２秒間程度の短時間だけ実行されるため、かかる部分に持ち上げられた水が反応ガス排出用マニホールドの出口に向かって運ばれないことが起こり得る。この場合、排水掃気が完了した後に、反応ガス排出マニホールドから各単セルに水が戻ってしまい、排水が十分に行なわれないおそれがあった。また、この場合、排水掃気により一時的にセル電圧の低下は解消しても、その後再びセル電圧の低下が起こるおそれがあった。このため、燃料電池の反応ガス排出マニホールドにおける排水性の低下抑制が求められていた。   However, in the conventional drainage scavenging, for example, in the following configuration, drainage may not be performed sufficiently. In the fuel cell system in which the reaction gas supply manifold is located below the cell stack and the reaction gas discharge manifold is located above the cell stack in a state where the cell stack is placed, The water in the single cell is pushed up to the reaction gas discharge manifold. However, the flow rate of off-gas at a portion far from the outlet in the reaction gas discharge manifold, that is, the total flow rate of off-gas discharged from each single cell in contact with the corresponding portion is small, and in general, drain scavenging is about 1 to 2 seconds. Therefore, it is possible that the water lifted to such a portion is not carried toward the outlet of the reaction gas discharge manifold. In this case, after the drainage scavenging is completed, water returns from the reaction gas discharge manifold to each single cell, and there is a possibility that the drainage may not be performed sufficiently. In this case, even if the cell voltage drop temporarily disappears due to the drainage scavenging, the cell voltage may fall again after that. For this reason, suppression of the drainage fall in the reactive gas discharge manifold of a fuel cell was calculated | required.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、積層された複数の単セルを有する燃料電池と；前記複数の単セルに反応ガスを供給するために、前記複数の単セルの積層方向に沿って前記燃料電池の内部に延設されている供給マニホールドと；前記供給マニホールドよりも重力方向上方に位置し、前記複数の単セルから排出されるオフガスおよび水を排出するために、前記積層方向に沿って前記燃料電池の内部に延設されている排出マニホールドと；前記反応ガスを前記燃料電池に供給することにより前記排出マニホールドと連通する配管に溜まった水を排出する排出ブローを実行する排出ブロー実行部と；前記燃料電池の運転環境が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転環境である場合と、前記燃料電池の運転状況が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転状況である場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、前記燃料電池の通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なく制御するガス供給量制御部と；を備える。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の運転環境が多水運転環境である場合と、燃料電池の運転状況が多水運転状況である場合とのうちの少なくとも一方の場合に、反応ガスの流量を燃料電池の通常運転時に比べて多くするので、排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。加えて、このときの反応ガスの流量を、排出ブロー実行時に比べて少なくするので、反応ガスの過度な供給に起因して燃料電池内が過度に乾燥することを抑制でき、各単セルにおける乾燥に伴う発電効率の低下を抑制できる。   (1) According to one aspect of the present invention, a fuel cell system is provided. The fuel cell system includes a fuel cell having a plurality of stacked single cells; and inside the fuel cell along a stacking direction of the plurality of single cells to supply a reaction gas to the plurality of single cells. An extended supply manifold; located above the supply manifold in the gravitational direction, and disposed inside the fuel cell along the stacking direction to discharge off-gas and water discharged from the plurality of single cells. A discharge manifold that extends to the fuel cell; a discharge blow execution unit that discharges water accumulated in a pipe communicating with the discharge manifold by supplying the reaction gas to the fuel cell; and the fuel cell The operation environment is a multi-water operation environment in which the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that during normal operation of the fuel cell; and In the case where the operation state of the fuel cell is a multi-water operation state in which the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that in the normal operation of the fuel cell, and at least one of the cases, A gas supply amount control unit that controls the flow rate of the reaction gas supplied to be larger than that during normal operation of the fuel cell and less than that during execution of the exhaust blow. According to the fuel cell system of this embodiment, the reactive gas is used in at least one of the case where the operating environment of the fuel cell is a multi-water operating environment and the case where the operating status of the fuel cell is a multi-water operating situation. Since the flow rate of the fuel cell is increased as compared with the normal operation of the fuel cell, it is possible to prevent water from being accumulated in the discharge manifold. In addition, since the flow rate of the reaction gas at this time is reduced compared to when the discharge blow is performed, the fuel cell can be prevented from being excessively dried due to excessive supply of the reaction gas, and the drying in each single cell can be suppressed. It is possible to suppress a decrease in power generation efficiency due to.

（２）上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であること、または、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であること、を特定する運転特定部を備えてもよい。この形態の燃料電池システムによれば、多水運転環境であること、または、多水運転状況であることが特定されるので、これら特定された環境および状況に基づき、適切なタイミングで反応ガスの流量を制御できる。   (2) In the fuel cell system of the above aspect, it is further specified that the operating environment of the fuel cell is the multi-water operating environment or that the operating status of the fuel cell is the multi-water operating status. An operation specifying unit may be provided. According to the fuel cell system of this aspect, since it is specified that the environment is a multi-water operation environment or a multi-water operation situation, the reaction gas is appropriately timed based on the specified environment and situation. The flow rate can be controlled.

（３）上記形態の燃料電池システムにおいて、水平面に対する前記燃料電池の姿勢に関連する情報である姿勢関連情報を取得する姿勢関連情報取得部をさらに備え、前記運転特定部は、前記姿勢関連情報に基づき特定される前記燃料電池の姿勢が、前記燃料電池における前記排出マニホールドの出口からより遠い部分が前記出口により近い部分に比べて下方に位置する姿勢である場合に、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の姿勢が、排出マニホールドの出口からより遠い部分がより近い部分に比べて下方に位置する姿勢であるために、排出マニホールドの出口からより遠い部分において水が溜まり易い運転環境であっても、排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。   (3) The fuel cell system according to the above aspect further includes a posture related information acquisition unit that acquires posture related information that is information related to a posture of the fuel cell with respect to a horizontal plane, and the operation specifying unit includes the posture related information in the posture related information. The fuel cell operating environment is determined when the position of the fuel cell specified based on the above is a position in which a portion farther from the outlet of the discharge manifold in the fuel cell is positioned lower than a portion closer to the outlet. The multi-water operation environment may be specified. According to the fuel cell system of this aspect, since the position of the fuel cell is a position that is positioned lower than the portion closer to the outlet of the discharge manifold than the portion closer to the outlet of the discharge manifold, Even in an operating environment where water is likely to accumulate, it is possible to prevent water from accumulating in the discharge manifold.

（４）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記排出マニホールドの出口により近い位置から前記出口からより遠い位置に向かう方向に沿った前記燃料電池の加速度を特定する加速度特定部をさらに備え、前記運転特定部は、前記加速度が所定の大きさ以上である場合に、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、排出マニホールドの出口により近い位置からより遠い位置に向かう方向に沿った燃料電池の加速度が所定の大きさ以上であるために、排出マニホールドの出口からより遠い部分において水が溜まり易い運転環境であっても、排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。   (4) In the fuel cell system of the above aspect, the fuel cell system further includes an acceleration identifying unit that identifies an acceleration of the fuel cell along a direction from a position closer to the outlet of the discharge manifold to a position farther from the outlet. The unit may specify that the operating environment of the fuel cell is the multi-water operating environment when the acceleration is equal to or greater than a predetermined magnitude. According to the fuel cell system of this aspect, since the acceleration of the fuel cell along the direction from the position closer to the position farther away from the outlet of the discharge manifold is a predetermined magnitude or more, the portion farther from the outlet of the discharge manifold Even in an operating environment in which water tends to accumulate, it is possible to suppress the accumulation of water in the discharge manifold.

（５）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給流路と；前記反応ガス供給流路における前記反応ガスの供給量に関連する供給量関連情報を取得する供給量関連情報取得部と；をさらに備え、前記運転特定部は、前記供給量関連情報に基づき特定される前記反応ガスの供給量が、前記燃料電池の出力可能電流値範囲の最大値に対応する量から低減した場合に、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、反応ガスの流量が燃料電池の出力可能電流値範囲の最大値に対応する量から低減したために、各単セル内の水が排出マニホールド内に持ち上げられ、排出マニホールド内に多量の水が存在するような運転状況であっても、排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。   (5) In the fuel cell system of the above aspect, a reaction gas supply channel for supplying the reaction gas to the fuel cell; and supply amount related information related to the supply amount of the reaction gas in the reaction gas supply channel A supply amount related information acquisition unit that acquires the supply amount, wherein the operation specifying unit is configured such that the supply amount of the reaction gas specified based on the supply amount related information is a maximum of an outputable current value range of the fuel cell. When the amount corresponding to the value is reduced, the operation status of the fuel cell may be specified as the multi-water operation status. According to the fuel cell system of this aspect, since the flow rate of the reaction gas is reduced from the amount corresponding to the maximum value of the fuel cell output possible current value range, the water in each single cell is lifted into the discharge manifold and discharged. Even in an operation situation in which a large amount of water exists in the manifold, it is possible to suppress water from being accumulated in the discharge manifold.

（６）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記運転特定部は、前記排出ブローが完了した場合に、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定してもよい。この形態の燃料電池システムによれば、排出ブローが完了したために、各単セル内の水が排出マニホールド内に持ち上げられて排出マニホールド内に多量の水が存在するような運転状況であっても、排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。   (6) In the fuel cell system according to the above aspect, the operation specifying unit may specify that the operation state of the fuel cell is the multi-water operation state when the discharge blow is completed. According to the fuel cell system of this aspect, since the discharge blow is completed, even in an operation situation where water in each single cell is lifted into the discharge manifold and there is a large amount of water in the discharge manifold, It is possible to prevent water from collecting in the discharge manifold.

（７）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、前記燃料電池の通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なくする期間が、前記排出ブローの実行期間よりも長くてもよい。この形態の燃料電池システムによれば、排出マニホールドに水が溜まることの抑制と、燃料電池内の過度な乾燥の抑制とを、より確実に両立できる。   (7) In the fuel cell system according to the above aspect, a period during which the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell is larger than that during normal operation of the fuel cell and less than when the exhaust blow is performed is the exhaust gas. It may be longer than the blow execution period. According to this form of the fuel cell system, it is possible to more reliably achieve both suppression of water accumulation in the discharge manifold and suppression of excessive drying in the fuel cell.

（８）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記ガス供給量制御部は、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定された場合には、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定された場合に比べて、より長い期間において、前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なくしてもよい。多水運転状況は、一般に多水運転環境に比べて、排出マニホールド内に多量の水が存在する可能性が高い。しかしながら、上記形態の燃料電池システムによれば、多水運転環境において、より長い期間反応ガスの流量を通常運転時に比べて多く制御するので、排出マニホールド内に水が溜まることを抑制できる。    (8) In the fuel cell system according to the above aspect, when the operation state of the fuel cell is specified as the multi-water operation state, the gas supply amount control unit determines that the operation environment of the fuel cell is the multiple operation environment. Compared to the case where the water operation environment is specified, the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell is longer than that during normal operation and less than that during execution of the exhaust blow in a longer period. Also good. In a multi-water operation situation, it is generally more likely that a large amount of water is present in the discharge manifold than in a multi-water operation environment. However, according to the fuel cell system of the above embodiment, in the multi-water operation environment, the flow rate of the reaction gas is controlled to be larger than that in the normal operation for a longer period of time, so that it is possible to suppress water from being accumulated in the discharge manifold.

（９）上記形態の燃料電池システムにおいて、前記反応ガスは、酸化剤ガスであってもよい。この形態の燃料電池システムによれば、電気化学反応により水が生じるために、排出マニホールド内に水が溜まり易いカソード側の排出マニホールドにおいて、水が溜まることを抑制できる。   (9) In the fuel cell system of the above aspect, the reaction gas may be an oxidant gas. According to this form of the fuel cell system, water is generated by the electrochemical reaction, so that it is possible to prevent water from being accumulated in the discharge manifold on the cathode side where water easily accumulates in the discharge manifold.

本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池の運転制御方法等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a fuel cell operation control method or the like.

本発明の一実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system as one embodiment of the present invention. 第１実施形態における多水運転環境の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the multi-water driving | running environment in 1st Embodiment. 第１実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation control process in 1st Embodiment. 第２実施形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system in 2nd Embodiment. 第２実施形態における多水運転環境の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the multi-water driving | running environment in 2nd Embodiment. 第２実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation control process in 2nd Embodiment. 第３実施形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system in 3rd Embodiment. 第３実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation control process in 3rd Embodiment. 第４実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the operation control process in 4th Embodiment.

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．システム構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、駆動用電源を供給するためのシステムとして、燃料電池自動車に搭載されて用いられる。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、燃料ガス供給排出系２００と、酸化剤ガス供給排出系３００と、燃料電池循環冷却系４００と、電力充放電系５００と、制御装置６００と、加速度センサ６５０とを備える。 A. First embodiment:
A1. System configuration:
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system as an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 of the present embodiment is mounted on a fuel cell vehicle and used as a system for supplying driving power. The fuel cell system 10 includes a fuel cell 100, a fuel gas supply / discharge system 200, an oxidant gas supply / discharge system 300, a fuel cell circulation cooling system 400, a power charge / discharge system 500, a control device 600, an acceleration sensor. 650.

燃料電池１００は、いわゆる固体高分子型燃料電池であり、積層方向ＳＤに沿って積層された複数の単セル１１０と、総合電極として機能する一対の集電板１１１と、複数の単セル１１０および一対の集電板１１１から成る積層体の積層状態を維持するために、積層体の両端の外側に配置される一対のエンドプレート１１２とを備える。各単セル１１０は、固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給される燃料ガス（水素）と、カソード側触媒電極層に供給される酸化剤ガス（空気に含まれる酸素）との電気化学反応により電力を発生する。触媒電極層は、触媒、例えば、白金（Ｐｔ）を担持したカーボン粒子や電解質を含んで構成される。単セル１１０において両電極側の触媒電極層の外側には、多孔質体により形成されたガス拡散層が配置されている。多孔質体としては、例えば、カーボンペーパーおよびカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュおよび発泡金属等の金属多孔質体が用いられる。   The fuel cell 100 is a so-called polymer electrolyte fuel cell, and includes a plurality of single cells 110 stacked along the stacking direction SD, a pair of current collector plates 111 functioning as a general electrode, a plurality of single cells 110 and In order to maintain the laminated state of the laminated body composed of the pair of current collector plates 111, a pair of end plates 112 disposed outside the both ends of the laminated body are provided. Each single cell 110 includes a fuel gas (hydrogen) supplied to an anode side catalyst electrode layer provided with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and an oxidant gas (oxygen contained in air) supplied to a cathode side catalyst electrode layer. ) To generate electricity. The catalyst electrode layer includes a catalyst, for example, carbon particles supporting platinum (Pt) and an electrolyte. In the single cell 110, a gas diffusion layer formed of a porous body is disposed outside the catalyst electrode layers on both electrode sides. As the porous body, for example, carbon porous bodies such as carbon paper and carbon cloth, and metal porous bodies such as metal mesh and foam metal are used.

図１に破線で示すように、燃料電池１００の内部には、積層方向ＳＤに沿って酸化剤ガス供給マニホールド１２１およびカソード側オフガス排出マニホールド１２２が形成されている。本実施形態において、酸化剤ガス供給マニホールド１２１は、燃料電池１００が載置された状態において重力方向下方に位置し、カソード側オフガス排出マニホールド１２２は、燃料電池１００が載置された状態において重力方向上方に位置する。本実施形態において、酸化剤ガス供給マニホールド１２１およびカソード側オフガス排出マニホールド１２２のこのような配置は、各単セル１１０において、酸化剤ガスである空気の流れと燃料ガスである水素ガスの流れとがカウンターフローとなるために設定されている。すなわち、燃料電池１００の内部には、図示しない燃料ガス供給マニホールドが積層方向ＳＤに沿って重力方向上方に形成されており、また、図示しないアノード側オフガス排出マニホールドが積層方向ＳＤに沿って重力方向下方に形成されている。かかる構成により、各単セル１１０には、水素ガスが上方から下方に向かって供給されるため、かかる水素ガスの供給方向に対してカウンターフローとなるように、各単セル１１０において、下方から上方に向かって空気が供給される。なお、各単セル１１０において、水素ガスが上方から下方に向かって供給されるのは、各単セル１１０のアノードにおいて、水素ガスの勢いに加えて重力を利用してより多く排出することにより、アノード側に存在する水に起因する単セル１１０の劣化が進行することを抑制するためである。酸化剤ガス供給マニホールド１２１は、酸化剤ガス供給路３３１と接続されており、酸化剤ガス供給路３３１を介してエアコンプレッサ３２０から供給される空気を、各単セル１１０に供給する。カソード側オフガス排出マニホールド１２２は、酸化剤ガス排出路３３２と接続されており、各単セル１１０から排出されるカソード側オフガスおよび水を酸化剤ガス排出路３３２に排出する。各単セル１１０から排出されるカソード側オフガスおよび水は、通常運転時には、酸化剤ガス供給マニホールド１２１から供給される空気によりカソード側オフガス排出マニホールド１２２を通って酸化剤ガス排出路３３２へと排出される。なお、燃料電池１００の内部には、上述の２つのマニホールド１２１，１２２に加えて、燃料ガスの供給用マニホールド及び排出用マニホールドと、冷却媒体の供給用マニホールド及び排出用マニホールドとが形成されている。   As indicated by broken lines in FIG. 1, an oxidant gas supply manifold 121 and a cathode-side off-gas discharge manifold 122 are formed in the fuel cell 100 along the stacking direction SD. In the present embodiment, the oxidant gas supply manifold 121 is positioned below the gravity direction in a state where the fuel cell 100 is placed, and the cathode-side offgas discharge manifold 122 is in the direction of gravity when the fuel cell 100 is placed. Located above. In this embodiment, such an arrangement of the oxidant gas supply manifold 121 and the cathode-side off-gas discharge manifold 122 is such that the flow of air that is oxidant gas and the flow of hydrogen gas that is fuel gas in each single cell 110. It is set to be a counter flow. That is, in the fuel cell 100, a fuel gas supply manifold (not shown) is formed above the gravity direction along the stacking direction SD, and an anode-side offgas discharge manifold (not shown) is formed along the stacking direction SD in the gravity direction. It is formed below. With this configuration, each unit cell 110 is supplied with hydrogen gas from above to below, so that each unit cell 110 has a counterflow with respect to the supply direction of the hydrogen gas. Air is supplied toward. In each unit cell 110, the hydrogen gas is supplied from the upper side to the lower side by discharging more by using gravity in addition to the momentum of the hydrogen gas at the anode of each unit cell 110. This is to suppress the deterioration of the single cell 110 caused by water existing on the anode side. The oxidant gas supply manifold 121 is connected to the oxidant gas supply path 331, and supplies air supplied from the air compressor 320 via the oxidant gas supply path 331 to each single cell 110. The cathode-side off gas discharge manifold 122 is connected to the oxidant gas discharge path 332 and discharges the cathode-side off gas and water discharged from each single cell 110 to the oxidant gas discharge path 332. Cathode-side offgas and water discharged from each single cell 110 are discharged into the oxidant gas discharge path 332 through the cathode-side offgas discharge manifold 122 by air supplied from the oxidant gas supply manifold 121 during normal operation. The In addition to the two manifolds 121 and 122 described above, a fuel gas supply manifold and a discharge manifold, and a cooling medium supply manifold and a discharge manifold are formed in the fuel cell 100. .

図１に示す燃料ガス供給排出系２００は、燃料電池１００への水素ガスの供給および燃料電池１００からのアノード側オフガスの排出を行なう。燃料ガス供給排出系２００は、水素タンク２１０と、遮断弁２２０と、インジェクタ２２１と、気液分離器２３０と、循環用ポンプ２４０と、パージ弁２５０と、燃料ガス供給路２６１と、第１燃料ガス排出路２６２と、燃料ガス循環路２６３と、第２燃料ガス排出路２６４とを備える。   A fuel gas supply / discharge system 200 shown in FIG. 1 supplies hydrogen gas to the fuel cell 100 and discharges anode-side off-gas from the fuel cell 100. The fuel gas supply / discharge system 200 includes a hydrogen tank 210, a shutoff valve 220, an injector 221, a gas-liquid separator 230, a circulation pump 240, a purge valve 250, a fuel gas supply path 261, and a first fuel. A gas discharge path 262, a fuel gas circulation path 263, and a second fuel gas discharge path 264 are provided.

水素タンク２１０は、高圧水素を貯蔵しており、燃料ガスとしての水素ガスを、燃料ガス供給路２６１を介して燃料電池１００に供給する。遮断弁２２０は、水素タンク２１０における燃料ガスの供給口近傍に配置され、水素タンク２１０からの水素ガスの供給の実行と停止とを切り替える。インジェクタ２２１は、燃料ガス供給路２６１に配置され、燃料電池１００への水素ガスの供給量（流量）および圧力を調整する。気液分離器２３０は、第１燃料ガス排出路２６２に配置され、燃料電池１００から排出されたアノード側オフガスに含まれる水を分離して第２燃料ガス排出路２６４に排出すると共に、水が分離された後のガス（水素ガス）を燃料ガス循環路２６３に排出する。循環用ポンプ２４０は、燃料ガス循環路２６３に配置され、気液分離器２３０から排出された燃料ガスを燃料ガス供給路２６１に供給する。パージ弁２５０は、第２燃料ガス排出路２６４に配置され、開弁されることにより、気液分離器２３０によって分離された水やオフガスの大気中への排出を許容する。   The hydrogen tank 210 stores high-pressure hydrogen and supplies hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell 100 via the fuel gas supply path 261. The shut-off valve 220 is disposed in the vicinity of the fuel gas supply port in the hydrogen tank 210 and switches between execution and stop of the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 210. The injector 221 is disposed in the fuel gas supply path 261 and adjusts the supply amount (flow rate) and pressure of hydrogen gas to the fuel cell 100. The gas-liquid separator 230 is disposed in the first fuel gas discharge path 262, separates water contained in the anode-side off gas discharged from the fuel cell 100, and discharges it to the second fuel gas discharge path 264. The separated gas (hydrogen gas) is discharged to the fuel gas circulation path 263. The circulation pump 240 is disposed in the fuel gas circulation path 263 and supplies the fuel gas discharged from the gas-liquid separator 230 to the fuel gas supply path 261. The purge valve 250 is disposed in the second fuel gas discharge path 264 and is opened to allow discharge of water and off-gas separated by the gas-liquid separator 230 into the atmosphere.

酸化剤ガス供給排出系３００は、燃料電池１００への空気の供給および燃料電池１００からのカソード側オフガスの排出を行なう。酸化剤ガス供給排出系３００は、エアクリーナ３１０と、エアコンプレッサ３２０と、背圧弁３４０と、酸化剤ガス供給路３３１と、酸化剤ガス排出路３３２とを備える。   The oxidant gas supply / discharge system 300 supplies air to the fuel cell 100 and discharges cathode-side off-gas from the fuel cell 100. The oxidant gas supply / discharge system 300 includes an air cleaner 310, an air compressor 320, a back pressure valve 340, an oxidant gas supply path 331, and an oxidant gas discharge path 332.

エアクリーナ３１０は、内部に備えるフィルタにより空気中の塵等の異物を除去し、異物除去後の空気をエアコンプレッサ３２０に供給する。また、エアクリーナ３１０は、エアフローメータ３１１を有し、燃料電池１００への空気の供給量を測定する。エアコンプレッサ３２０は、エアクリーナ３１０から供給される空気を圧縮して酸化剤ガス供給路３３１へと送出する。背圧弁３４０は、酸化剤ガス排出路３３２に配置され、燃料電池１００のカソード側の排出路における圧力を調整する。酸化剤ガス排出路３３２は、上述の第２燃料ガス排出路２６４と接続されており、酸化剤ガス排出路３３２を通って排出される水およびカソード側オフガスは、第２燃料ガス排出路２６４を通って排出される水およびアノード側オフガスと共に大気中へと排出される。   The air cleaner 310 removes foreign matters such as dust in the air with a filter provided inside, and supplies the air after the removal of foreign matters to the air compressor 320. The air cleaner 310 includes an air flow meter 311 and measures the amount of air supplied to the fuel cell 100. The air compressor 320 compresses the air supplied from the air cleaner 310 and sends it out to the oxidant gas supply path 331. The back pressure valve 340 is disposed in the oxidant gas discharge path 332 and adjusts the pressure in the discharge path on the cathode side of the fuel cell 100. The oxidant gas discharge path 332 is connected to the second fuel gas discharge path 264 described above, and water and cathode-side off-gas discharged through the oxidant gas discharge path 332 pass through the second fuel gas discharge path 264. It is discharged into the atmosphere along with water and anode side off-gas discharged through.

燃料電池循環冷却系４００は、燃料電池１００を介して冷却水を循環させることにより燃料電池１００の温度を調整する。燃料電池循環冷却系４００は、冷却水流路４２１と、ラジエータ４１０と、バイパス流路４２２と、三方弁４３０と、循環用ポンプ４４０とを備える。冷却水流路４２１は、燃料電池１００の外部に設けられた冷却水の流路であり、燃料電池１００内の図示しない冷却水排出マニホールドおよび冷却水供給マニホールドに接続されている。ラジエータ４１０は、冷却水流路４２１に配置されており、燃料電池１００から排出された冷却水を、図示しない電動ファンからの送風等により冷却する。バイパス流路４２２は、冷却水流路４２１の途中に設けられており、燃料電池１００から排出された冷却水の少なくとも一部を、ラジエータ４１０をバイパスして燃料電池１００に戻すための流路である。バイパス流路４２２の下流端と、冷却水流路４２１とは、三方弁４３０により接続されている。三方弁４３０は、冷却水流路４２１を通る冷却水の流量と、バイパス流路４２２を通る冷却水の流量とを調整する。循環用ポンプ４４０は、冷却水流路４２１において三方弁４３０と燃料電池１００との間に配置されており、燃料電池循環冷却系４００における冷却水の循環流量を調整する。本実施形態では、冷却水としてエチレングリコール等の不凍水が用いられる。但し、不凍水に限らず空気等の気体などの熱交換可能な任意の媒体を、冷却媒体として用いてもよい。   The fuel cell circulation cooling system 400 adjusts the temperature of the fuel cell 100 by circulating cooling water through the fuel cell 100. The fuel cell circulation cooling system 400 includes a cooling water channel 421, a radiator 410, a bypass channel 422, a three-way valve 430, and a circulation pump 440. The cooling water channel 421 is a cooling water channel provided outside the fuel cell 100 and is connected to a cooling water discharge manifold and a cooling water supply manifold (not shown) in the fuel cell 100. The radiator 410 is disposed in the cooling water flow path 421 and cools the cooling water discharged from the fuel cell 100 by blowing air from an electric fan (not shown). The bypass flow path 422 is provided in the middle of the cooling water flow path 421 and is a flow path for returning at least a part of the cooling water discharged from the fuel cell 100 to the fuel cell 100 by bypassing the radiator 410. . The downstream end of the bypass flow path 422 and the cooling water flow path 421 are connected by a three-way valve 430. The three-way valve 430 adjusts the flow rate of the cooling water that passes through the cooling water channel 421 and the flow rate of the cooling water that passes through the bypass channel 422. The circulation pump 440 is disposed between the three-way valve 430 and the fuel cell 100 in the cooling water passage 421 and adjusts the circulation flow rate of the cooling water in the fuel cell circulation cooling system 400. In this embodiment, non-freezing water such as ethylene glycol is used as the cooling water. However, not only antifreeze water but also any medium capable of heat exchange such as a gas such as air may be used as the cooling medium.

電力充放電系５００は、燃料電池１００またはバッテリー５５０から出力される電力を、負荷装置７００に供給する。本実施形態において、負荷装置７００とは、車両駆動用モータや各種捕機類等であり、燃料電池１００の正極側の集電板１１１および負極側の集電板１１１にそれぞれ接続されている。電力充放電系５００は、インバータ５２０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６０と、バッテリー５５０とを備える。インバータ５２０は、燃料電池１００及びバッテリー５５０と並列に接続され、燃料電池１００またはバッテリー５５０から供給される直流電流を交流電流に変換して負荷装置７００に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ５６０は、バッテリー５５０の出力電圧を昇圧してインバータ５２０に供給し、また、燃料電池１００の余剰発電力を蓄電するために、出力電圧を降圧してバッテリー５５０に供給する。   The power charge / discharge system 500 supplies power output from the fuel cell 100 or the battery 550 to the load device 700. In the present embodiment, the load device 700 is a vehicle driving motor, various catchers, or the like, and is connected to the positive current collector 111 and the negative current collector 111 of the fuel cell 100, respectively. The power charging / discharging system 500 includes an inverter 520, a DC-DC converter 560, and a battery 550. The inverter 520 is connected in parallel with the fuel cell 100 and the battery 550, converts a direct current supplied from the fuel cell 100 or the battery 550 into an alternating current, and supplies the alternating current to the load device 700. The DC-DC converter 560 boosts the output voltage of the battery 550 and supplies the boosted voltage to the inverter 520. Further, the DC-DC converter 560 steps down the output voltage and supplies it to the battery 550 in order to store the surplus power generated by the fuel cell 100.

制御装置６００は、上述の遮断弁２２０、インジェクタ２２１、循環用ポンプ２４０、パージ弁２５０、エアコンプレッサ３２０、背圧弁３４０、三方弁４３０、循環用ポンプ４４０、インバータ５２０、およびＤＣ−ＤＣコンバータ５６０と電気的に接続されており、これらを制御する。また、制御装置６００は、エアフローメータ３１１と電気的に接続されており、エアフローメータ３１１から出力される流量（空気供給量）を示す信号を受信する。制御装置６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有する図示しないマイクロコンピュータにより構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御用プログラムを実行することにより、運転特定部６１１と、ガス供給量制御部６１２と、姿勢関連情報取得部６１３と、運転制御部６１４として機能する。   The control device 600 includes the shut-off valve 220, the injector 221, the circulation pump 240, the purge valve 250, the air compressor 320, the back pressure valve 340, the three-way valve 430, the circulation pump 440, the inverter 520, and the DC-DC converter 560. They are electrically connected and control them. The control device 600 is electrically connected to the air flow meter 311 and receives a signal indicating a flow rate (air supply amount) output from the air flow meter 311. The control device 600 includes a microcomputer (not shown) having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), and a random access memory (RAM). The control device 600 stores the CPU in the ROM. By executing the program, it functions as an operation specifying unit 611, a gas supply amount control unit 612, an attitude related information acquisition unit 613, and an operation control unit 614.

運転特定部６１１は、燃料電池１００の運転環境が、通常運転時に比べて、カソード側オフガス排出マニホールド１２２における水の貯留量が多くなり得る多水運転環境であるか否かを特定する。第１実施形態において、多水運転環境は、燃料電池１００の運転時における燃料電池１００の姿勢が水平面に対して所定の閾値角度よりも大きく傾いている状況を意味する。   The operation specifying unit 611 specifies whether or not the operation environment of the fuel cell 100 is a multi-water operation environment in which the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 can be larger than that during normal operation. In the first embodiment, the multi-water operation environment means a situation in which the attitude of the fuel cell 100 during the operation of the fuel cell 100 is inclined more than a predetermined threshold angle with respect to the horizontal plane.

図２は、第１実施形態における多水運転環境の一例を示す説明図である。燃料電池１００は、燃料電池自動車８００の内部において、積層方向ＳＤが燃料電池自動車８００の左右方向と平行となるように配置されている。上記「左右方向」とは、燃料電池自動車８００の中央部において進行方向を向いた場合の左側および右側に向かう方向を意味する。なお、図２では、燃料電池自動車８００を、前方から後方に見たときの外形輪郭線として一点鎖線により表している。図２に示すように、燃料電池自動車８００が水平面ＨＸに対して角度θで傾斜している地面ＧＤ上を走行している場合、燃料電池１００においてカソード側オフガス排出マニホールド１２２の出口（酸化剤ガス排出路３３２との接続部分）Ｅ２からより遠い部分は、出口Ｅ２により近い部分に比べて下方に位置する。このため、図２に示すように角度θが大きい場合、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に存在する水Ｗ１は、重力Ｇにしたがってカソード側オフガス排出マニホールド１２２の出口Ｅ２から最も離れた端部セル１１０ｅおよびその近傍のセルに集まり易い。加えて、カソード側オフガス排出マニホールド１２２において、端部セル１１０ｅおよびその近傍のセルと接続する部分では、カソード側オフガス排出マニホールド１２２を流れるオフガスの流量が少ない。これは、出口Ｅ２に近い位置ほど、各単セル１１０から排出されるオフガスが集まって合計流量が大きくなるのに対して、出口Ｅ２から多い位置ほど、かかる合計流量が小さいからである。これらの理由から、角度θが大きい場合、水Ｗ１は、各単セル１１０からカソード側オフガス排出マニホールド１２２に流れ込むオフガスによってはカソード側オフガス排出マニホールド１２２から排出され難く、カソード側オフガス排出マニホールド１２２内に留まり易い。このため、燃料電池自動車８００が水平面と平行な地面を走行している通常運転時に比べて、カソード側オフガス排出マニホールド１２２における水の貯留量が多くなり得る。本実施形態において、以降では、図２に示すように通常状態に比べてカソード側オフガス排出マニホールド１２２における水の貯留量が多くなり得る燃料電池１００の運転環境を、多水運転環境と呼ぶ。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a multi-water operation environment in the first embodiment. The fuel cell 100 is arranged inside the fuel cell vehicle 800 such that the stacking direction SD is parallel to the left-right direction of the fuel cell vehicle 800. The “left-right direction” means a direction toward the left side and the right side when facing the traveling direction in the central portion of the fuel cell vehicle 800. In FIG. 2, the fuel cell automobile 800 is indicated by a one-dot chain line as an outer contour line when viewed from the front to the rear. As shown in FIG. 2, when the fuel cell automobile 800 is traveling on the ground GD inclined at an angle θ with respect to the horizontal plane HX, the outlet (oxidant gas) of the cathode-side off-gas exhaust manifold 122 in the fuel cell 100. A portion farther from the discharge path 332) E2 is located below the portion closer to the outlet E2. Therefore, when the angle θ is large as shown in FIG. 2, the water W1 present in the cathode-side offgas discharge manifold 122 is separated from the outlet cell 110e farthest from the outlet E2 of the cathode-side offgas discharge manifold 122 according to the gravity G. Easily gather in nearby cells. In addition, in the cathode-side off-gas discharge manifold 122, the flow rate of off-gas flowing through the cathode-side off-gas discharge manifold 122 is small in the portion connected to the end cell 110e and its neighboring cells. This is because off-gas discharged from each single cell 110 gathers at a position closer to the outlet E2 and the total flow rate becomes larger, whereas the total flow rate becomes smaller at a position closer to the outlet E2. For these reasons, when the angle θ is large, the water W1 is difficult to be discharged from the cathode-side offgas discharge manifold 122 depending on the offgas flowing from each single cell 110 into the cathode-side offgas discharge manifold 122. Easy to stay. For this reason, the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 can be larger than that during normal operation in which the fuel cell vehicle 800 is traveling on the ground parallel to the horizontal plane. In the present embodiment, hereinafter, the operating environment of the fuel cell 100 in which the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 can be larger than that in the normal state as shown in FIG. 2 is referred to as a multi-water operating environment.

図１に示すガス供給量制御部６１２は、エアコンプレッサ３２０の回転数を調整することにより、燃料電池１００への空気の供給量（空気流量）を制御する。通常運転時においては、ガス供給量制御部６１２は、予め定められているストイキ比（例えば、１．５）となるように、要求出力（出力電流値）に基づきエアコンプレッサ３２０における空気流量を調整する。また、ガス供給量制御部６１２は、エアブロー実行の際には、通常運転時に比べて高いストイキ比（例えば、８．５）となるように、要求出力（出力電流値）に基づきエアコンプレッサ３２０における空気流量を調整する。エアブローとは、空気を燃料電池１００のカソード側に供給することにより酸化剤ガス排出路３３２および背圧弁３４０に残存する水を排出する処理を意味し、短時間に多量の空気が燃料電池１００に供給される。本実施形態の燃料電池システム１０では、エアブローは定期的に実行される。なお、定期的な実行に代えて、運転者がインストゥルメントパネルにおいて所定操作を行った場合にエアブローが実行されてもよい。姿勢関連情報取得部６１３は、燃料電池１００の姿勢に関連する情報（以下、「姿勢関連情報」と呼ぶ）を取得する。本実施形態において、姿勢関連情報とは、積層方向ＳＤに沿った水平面ＨＸに対する燃料電池１００の角度θ（以下、傾斜角度θと呼ぶ）を意味する。姿勢関連情報取得部６１３は、加速度センサ６５０から受信した加速度を示す情報に基づき、姿勢関連情報を特定して取得する。運転制御部６１４は、燃料電池システム１０全体を制御する。   The gas supply amount control unit 612 shown in FIG. 1 controls the supply amount (air flow rate) of air to the fuel cell 100 by adjusting the rotation speed of the air compressor 320. During normal operation, the gas supply amount control unit 612 adjusts the air flow rate in the air compressor 320 based on the required output (output current value) so that a predetermined stoichiometric ratio (for example, 1.5) is obtained. To do. In addition, the gas supply amount control unit 612 performs air blow in the air compressor 320 based on the required output (output current value) so that the stoichiometric ratio (for example, 8.5) is higher than that during normal operation. Adjust the air flow. The air blow means a process of discharging water remaining in the oxidant gas discharge path 332 and the back pressure valve 340 by supplying air to the cathode side of the fuel cell 100, and a large amount of air enters the fuel cell 100 in a short time. Supplied. In the fuel cell system 10 of the present embodiment, air blowing is periodically performed. Instead of periodic execution, air blow may be executed when the driver performs a predetermined operation on the instrument panel. The posture related information acquisition unit 613 acquires information related to the posture of the fuel cell 100 (hereinafter referred to as “posture related information”). In the present embodiment, the posture-related information means an angle θ (hereinafter referred to as an inclination angle θ) of the fuel cell 100 with respect to the horizontal plane HX along the stacking direction SD. The posture related information acquisition unit 613 specifies and acquires posture related information based on the information indicating the acceleration received from the acceleration sensor 650. The operation control unit 614 controls the entire fuel cell system 10.

加速度センサ６５０は、燃料電池１００の近傍に配置されており、燃料電池１００の加速度を検出し、検出された加速度を示す信号を出力する。本実施形態の燃料電池システム１０では、後述する運転制御処理を実行することにより、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境である場合に、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制することができる。   The acceleration sensor 650 is disposed in the vicinity of the fuel cell 100, detects the acceleration of the fuel cell 100, and outputs a signal indicating the detected acceleration. In the fuel cell system 10 of the present embodiment, by performing an operation control process described later, when the operation environment of the fuel cell 100 is a multi-water operation environment, water accumulation in the cathode-side offgas discharge manifold 122 is suppressed. can do.

本実施形態において、カソード側オフガス排出マニホールド１２２は、請求項における排出マニホールドに相当する。また、ガス供給量制御部６１２は、請求項におけるガス供給量制御部および排出ブロー実行部に、加速度センサ６５０は請求項における加速度特定部に、それぞれ相当する。   In the present embodiment, the cathode-side off-gas exhaust manifold 122 corresponds to the exhaust manifold in the claims. The gas supply amount control unit 612 corresponds to the gas supply amount control unit and the exhaust blow execution unit in the claims, and the acceleration sensor 650 corresponds to the acceleration specifying unit in the claims.

Ａ２．運転制御処理：
図３は、第１実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。燃料電池システム１０では、燃料電池自動車８００のイグニッションがオンすると、運転制御処理が実行される。 A2. Operation control processing:
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the operation control process in the first embodiment. In the fuel cell system 10, when the ignition of the fuel cell vehicle 800 is turned on, an operation control process is executed.

姿勢関連情報取得部６１３は、加速度センサ６５０から受信する加速度の測定値に基づき、燃料電池１００の姿勢（傾斜角度θ）を特定する（ステップＳ１０５）。運転特定部６１１は、ステップＳ１０５で特定された傾斜角度θが閾値角度よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、通常運転時、すなわち、燃料電池自動車８００が水平面と平行な地面を走行している時に比べてカソード側オフガス排出マニホールド１２２における貯水量が多くなるときの傾斜角度θを実験により求め、ステップＳ１１０における閾値角度として予め設定されている。このように設定されている閾値角度と傾斜角度θとを比較することにより、運転特定部６１１は、傾斜角度θが閾値角度よりも大きい場合に、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境であると特定する。   The posture related information acquisition unit 613 specifies the posture (inclination angle θ) of the fuel cell 100 based on the measured acceleration value received from the acceleration sensor 650 (step S105). The operation specifying unit 611 determines whether or not the inclination angle θ specified in step S105 is larger than the threshold angle (step S110). In the present embodiment, the inclination angle θ when the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 is larger than that during normal operation, that is, when the fuel cell vehicle 800 is traveling on the ground parallel to the horizontal plane, is obtained by experiments. The threshold angle in step S110 is set in advance. By comparing the threshold angle thus set and the inclination angle θ, the operation specifying unit 611 allows the operation environment of the fuel cell 100 to be a multi-water operation environment when the inclination angle θ is larger than the threshold angle. Identifies it.

上述のステップＳ１１０において、傾斜角度θが閾値角度よりも大きい、すなわち、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境であると特定された場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ガス供給量制御部６１２は、エアコンプレッサ３２０を制御して燃料電池１００に供給する空気流量を、通常運転時よりも多く、且つ、エアブロー実行時よりも少ない量に調整する（ステップＳ１１５）。具体的には、制御装置６００が有する図示しないメモリには、予めステップＳ１１５において参照すべきエアストイキ比として、通常運転時のエアストイキ比（例えば、１．５）よりも大きく、且つ、エアブロー時のストイキ比（例えば、８．６）よりも小さい値が記憶されており、ガス供給量制御部６１２は、要求出力（出力電流値）に基づき、エアストイキ比がかかる値となるようにエアコンプレッサ３２０における空気流量を調整する。   In step S110 described above, when it is specified that the inclination angle θ is larger than the threshold angle, that is, the operation environment of the fuel cell 100 is a multi-water operation environment (step S110: YES), the gas supply amount control unit 612 Then, the air flow rate supplied to the fuel cell 100 by controlling the air compressor 320 is adjusted to be larger than that during normal operation and smaller than that during execution of air blow (step S115). Specifically, in a memory (not shown) included in the control device 600, the air stoichiometric ratio to be referred to in step S115 in advance is larger than the air stoichiometric ratio during normal operation (for example, 1.5), and the air stoichiometric ratio during air blow is larger. A value smaller than the ratio (for example, 8.6) is stored, and the gas supply amount control unit 612 determines the air in the air compressor 320 so that the air stoichiometric ratio is a value based on the required output (output current value). Adjust the flow rate.

このように、燃料電池１００に供給する空気流量が通常運転時よりも多い量に調整されることにより、カソード側オフガス排出マニホールド１２２において出口Ｅ２から離れた位置（図２に示す端部セル１１０ｅ近傍の部分）に存在する水Ｗ１は、出口Ｅ２に向かって移動し、酸化剤ガス排出路３３２へと排出され易くなる。また、燃料電池１００に供給する空気流量がエアブロー時よりも少ない量に調整されることにより、各単セル１１０が過度に乾燥することが抑制される。なお、上述のステップＳ１１０において、傾斜角度θが閾値角度よりも大きい、すなわち、運転特定部６１１は、ステップＳ１１０の実行時刻を、制御装置６００の図示しないメモリに記憶させる。   As described above, the air flow rate supplied to the fuel cell 100 is adjusted to be larger than that during normal operation, so that the cathode-side offgas discharge manifold 122 is located away from the outlet E2 (near the end cell 110e shown in FIG. 2). The water W1 existing in the portion) moves toward the outlet E2 and is easily discharged to the oxidant gas discharge path 332. Further, by adjusting the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 to a smaller amount than that at the time of air blowing, each unit cell 110 is prevented from being excessively dried. In step S110 described above, the inclination angle θ is larger than the threshold angle, that is, the operation specifying unit 611 stores the execution time of step S110 in a memory (not shown) of the control device 600.

上述のステップＳ１１０において、傾斜角度θが閾値角度よりも大きくない、すなわち、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境でないと特定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、運転特定部６１１は、傾斜角度θが閾値角度以下となってからの経過時間を特定する（ステップＳ１２０）。上述のようにステップＳ１１０の実行時刻が記録されているため、かかる時刻を用いて経過時間が特定される。なお、燃料電池自動車８００のイグニッションがオンしてから一度も傾斜角度θが閾値角度よりも大きくなったことがない場合、ステップＳ１２０では、経過時間として、後述する閾値時間よりも長い所定の時間が特定される。   In the above-described step S110, when the inclination angle θ is not larger than the threshold angle, that is, when it is specified that the operating environment of the fuel cell 100 is not a multi-water operating environment (step S110: NO), the operation specifying unit 611 determines the inclination. The elapsed time after the angle θ becomes equal to or smaller than the threshold angle is specified (step S120). Since the execution time of step S110 is recorded as described above, the elapsed time is specified using this time. If the inclination angle θ has never become larger than the threshold angle even after the ignition of the fuel cell vehicle 800 is turned on, in step S120, a predetermined time longer than the threshold time described later is used as the elapsed time. Identified.

運転特定部６１１は、ステップＳ１２０で特定された経過時間が閾値時間よりも長いか否かを判定する（ステップＳ１２５）。ステップＳ１２５の閾値時間は、エアブロー時における流量を増加させる時間に比べて長い時間が設定されている。本実施形態では、かかる閾値時間として１０秒間が設定されているが、１０秒間に限らず、エアブロー時における流量を増加させる時間に比べて長い任意の時間を設定してもよい。経過時間が閾値時間よりも長くないと判定された場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）、上述のステップＳ１１５が実行される。これに対して、経過時間が閾値時間よりも長いと判定された場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、ガス供給量制御部６１２は、エアコンプレッサ３２０を制御して燃料電池１００に供給する空気流量を、通常運転時の供給量に調整する（ステップＳ１３０）。上述のステップＳ１１５〜Ｓ１３０により理解できるように、本実施形態では、通常運転時よりも多く且つエアブロー実行時よりも少ない量に燃料電池１００に供給する空気流量を調整することは、ステップＳ１２０における閾値時間（１０秒間）は少なくとも継続して実行される。上述のように閾値時間は、エアブロー時における空気流量を増加させる時間に比べて長い。このため、通常運転時に比べて増加された流量の空気により端部セル１１０ｅ近傍の単セル１１０からカソード側オフガス排出マニホールド１２２に排出された（持ち上げられた）水が、重力Ｇにしたがって再び各単セル１１０に戻ってしまうことが抑制される。   The operation specifying unit 611 determines whether or not the elapsed time specified in step S120 is longer than the threshold time (step S125). The threshold time of step S125 is set longer than the time for increasing the flow rate during air blowing. In this embodiment, 10 seconds is set as the threshold time. However, the threshold time is not limited to 10 seconds, and an arbitrary time longer than the time for increasing the flow rate during air blowing may be set. When it is determined that the elapsed time is not longer than the threshold time (step S125: NO), the above-described step S115 is executed. On the other hand, when it is determined that the elapsed time is longer than the threshold time (step S125: YES), the gas supply amount control unit 612 controls the air compressor 320 to control the air flow rate supplied to the fuel cell 100, The supply amount during normal operation is adjusted (step S130). As can be understood from steps S115 to S130 described above, in the present embodiment, adjusting the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 to an amount that is greater than that during normal operation and less than that during air blow is the threshold value in step S120. The time (10 seconds) is executed at least continuously. As described above, the threshold time is longer than the time for increasing the air flow rate during air blowing. For this reason, the water discharged (lifted) from the single cell 110 near the end cell 110e to the cathode-side offgas discharge manifold 122 by the air having an increased flow rate as compared with that in the normal operation is again changed according to the gravity G. Returning to the cell 110 is suppressed.

以上説明した第１実施形態の燃料電池システム１０によれば、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境であるか否かを特定し、多水運転環境であると特定された場合に、燃料電池１００に供給する空気流量を通常運転時よりも多く調整するため、カソード側オフガス排出マニホールド１２２からの水の排出を促し、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制できる。加えて、燃料電池１００に供給する空気流量をエアブロー時に比べて少なく調整するため、各単セル１１０が過度に乾燥することを抑制できる。   According to the fuel cell system 10 of the first embodiment described above, it is determined whether or not the operating environment of the fuel cell 100 is a multi-water operating environment. Since the flow rate of air supplied to the battery 100 is adjusted to be larger than that during normal operation, the discharge of water from the cathode-side offgas discharge manifold 122 is promoted, and water can be prevented from collecting in the cathode-side offgas discharge manifold 122. In addition, since the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 is adjusted to be smaller than that at the time of air blowing, each unit cell 110 can be prevented from being excessively dried.

また、傾斜角度θが閾値角度よりも大きい場合に燃料電池１００に供給する空気流量を調整するため、燃料電池１００の姿勢に起因してカソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まり易い状況であっても、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制できる。また、通常運転時よりも多く且つエアブロー実行時よりも少ない量に燃料電池１００に供給する空気流量を調整することを、エアブロー時における空気流量を増加させる時間に比べて長い時間継続して実行するので、通常運転時に比べて増加された流量の空気により端部セル１１０ｅ近傍の単セル１１０からカソード側オフガス排出マニホールド１２２に排出された（持ち上げられた）水が、重力Ｇに従って再び各単セル１１０に戻ってしまうことを抑制できる。   Further, since the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 is adjusted when the inclination angle θ is larger than the threshold angle, water is likely to accumulate in the cathode-side offgas discharge manifold 122 due to the attitude of the fuel cell 100. In addition, it is possible to suppress the accumulation of water in the cathode-side offgas discharge manifold 122. Further, the adjustment of the air flow rate supplied to the fuel cell 100 to a greater amount than during normal operation and less than during air blow is continuously executed for a longer time than the time required to increase the air flow rate during air blow. Therefore, the water discharged (lifted) from the single cell 110 in the vicinity of the end cell 110e to the cathode-side offgas discharge manifold 122 by the air having a flow rate increased as compared with that in the normal operation is again changed according to the gravity G. It can suppress returning to.

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。第２実施形態の燃料電池システム１０ａは、制御装置６００が姿勢関連情報取得部６１３に代えて加速度特定部６１３ａとして機能する点において第１実施形態における燃料電池システム１０と異なる。第２実施形態の燃料電池システム１０ａにおける他の構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０と同じであるので、同じ構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。加速度特定部６１３ａは、加速度センサ６５０から受信する加速度を示す情報に基づき、積層方向ＳＤに沿った燃料電池１００の加速度を特定する。 B. Second embodiment:
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the second embodiment. The fuel cell system 10a of the second embodiment is different from the fuel cell system 10 of the first embodiment in that the control device 600 functions as an acceleration specifying unit 613a instead of the posture related information acquisition unit 613. Since the other structure in the fuel cell system 10a of 2nd Embodiment is the same as the fuel cell system 10 of 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the detailed description is abbreviate | omitted. The acceleration specifying unit 613a specifies the acceleration of the fuel cell 100 along the stacking direction SD based on the information indicating the acceleration received from the acceleration sensor 650.

図５は、第２実施形態における多水運転環境の一例を示す説明図である。図５において、燃料電池自動車８００は、積層方向ＳＤに沿って、カソード側オフガス排出マニホールド１２２の出口Ｅ２に近い側が内側となり且つ出口Ｅ２に遠い側が外側になるように、進行方向に向かって左側（時計回りと反対方向）に旋回している。なお、図５の例では、図２の例とは異なり、燃料電池自動車８００は、水平面ＨＸと平行な地面ＧＤ上を走行している。燃料電池自動車８００がこのような旋回を行っている場合、燃料電池１００には、旋回時の中心軸から径方向に沿って外側に向かって遠心力Ｆ１が働く。その結果、図２の状況と同様に、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に存在する水Ｗ１は、端部セル１１０ｅおよびその近傍のセルに集まる。このため、このような場合も、燃料電池１００の運転環境は多水運転環境となる。なお、上述の加速度特定部６１３ａは、積層方向ＳＤに沿ってカソード側オフガス排出マニホールド１２２の出口Ｅ２に近い側から遠い側に向かう方向の燃料電池１００の加速度（以下、「積層方向加速度」と呼ぶ）を特定する。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a multi-water operation environment in the second embodiment. In FIG. 5, the fuel cell vehicle 800 has a left side in the traveling direction along the stacking direction SD so that the side closer to the outlet E2 of the cathode-side offgas exhaust manifold 122 is the inner side and the side far from the outlet E2 is the outer side. It is turning in the opposite direction (clockwise). In the example of FIG. 5, unlike the example of FIG. 2, the fuel cell vehicle 800 travels on the ground GD parallel to the horizontal plane HX. When the fuel cell vehicle 800 performs such a turn, the centrifugal force F1 acts on the fuel cell 100 outward from the central axis during the turn in the radial direction. As a result, as in the situation of FIG. 2, the water W1 present in the cathode-side off-gas discharge manifold 122 collects in the end cell 110e and its neighboring cells. For this reason, even in such a case, the operating environment of the fuel cell 100 is a multi-water operating environment. The acceleration specifying unit 613a described above is referred to as the acceleration of the fuel cell 100 in the direction from the side closer to the outlet E2 of the cathode-side offgas discharge manifold 122 along the stacking direction SD (hereinafter referred to as “stacking direction acceleration”). ).

図６は、第２実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態における運転制御処理は、ステップＳ１０５に代えてステップＳ１０５ａを実行する点と、ステップＳ１１０に代えてステップＳ１１０ａを実行する点と、ステップＳ１２０に代えてステップＳ１２０ａを実行する点とにおいて、図３に示す第１実施形態の運転制御処理と異なる。その他の手順については、第１実施形態における運転制御処理と同じであるので、同じ手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the operation control process in the second embodiment. The operation control process in the second embodiment includes the point of executing step S105a instead of step S105, the point of executing step S110a instead of step S110, and the point of executing step S120a instead of step S120. This is different from the operation control process of the first embodiment shown in FIG. Since other procedures are the same as the operation control process in the first embodiment, the same procedures are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

加速度特定部６１３ａは、加速度センサ６５０から受信する加速度を示す情報に基づき、積層方向加速度を特定する（ステップＳ１０５ａ）。運転特定部６１１は、ステップＳ１０５ａで特定された積層方向加速度が閾値加速度よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０ａ）。本実施形態では、通常運転時、すなわち、燃料電池自動車８００が旋回をせずに真っ直ぐに前進又は後退している時に比べてカソード側オフガス排出マニホールド１２２における貯水量が多くなるときの積層方向加速度を実験により求め、ステップＳ１１０ａにおける閾値加速度として予め設定されている。このように設定されている閾値加速度と積層方向加速度とを比較することにより、運転特定部６１１は、積層方向加速度が閾値加速度よりも大きい場合に、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境であると特定して、上述のステップＳ１１５が実行される。   The acceleration specifying unit 613a specifies the stacking direction acceleration based on the information indicating the acceleration received from the acceleration sensor 650 (step S105a). The operation specifying unit 611 determines whether or not the stacking direction acceleration specified in step S105a is larger than the threshold acceleration (step S110a). In the present embodiment, the acceleration in the stacking direction when the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 is larger than that during normal operation, that is, when the fuel cell vehicle 800 is moving forward or backward without turning. It is obtained by experiment and set in advance as the threshold acceleration in step S110a. By comparing the threshold acceleration set in this way with the stacking direction acceleration, the operation specifying unit 611 determines that the driving environment of the fuel cell 100 is a multi-water driving environment when the stacking direction acceleration is larger than the threshold acceleration. If it is determined that there is, step S115 described above is executed.

これに対してステップＳ１１０ａにおいて、積層方向加速度が閾値加速度よりも大きくないと判定されると（ステップＳ１１０ａ：ＮＯ）、運転特定部６１１は、積層方向加速度が閾値加速度以下となってからの経過時間を特定し（ステップＳ１２０ａ）、上述のステップＳ１２５を実行する。ステップＳ１２０ａは、上述の第１実施形態におけるステップＳ１２０と同様に、少なくともステップＳ１２５における閾値時間だけ継続して空気流量を増加させることを目的に実行される。   On the other hand, when it is determined in step S110a that the stacking direction acceleration is not greater than the threshold acceleration (step S110a: NO), the operation specifying unit 611 determines the elapsed time after the stacking direction acceleration becomes equal to or less than the threshold acceleration. Is identified (step S120a), and step S125 described above is executed. Step S120a is executed for the purpose of continuously increasing the air flow rate for at least the threshold time in step S125, as in step S120 in the first embodiment.

以上説明した第２実施形態の燃料電池システム１０ａは、第１実施形態の燃料電池システム１０と同様な効果を有する。また、積層方向加速度が閾値加速度よりも大きい場合に燃料電池１００に供給する空気流量を調整するため、燃料電池１００（燃料電池自動車８００）の旋回運動に起因してカソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まり易い状況であっても、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制できる。   The fuel cell system 10a of the second embodiment described above has the same effect as the fuel cell system 10 of the first embodiment. Further, in order to adjust the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 when the stacking direction acceleration is larger than the threshold acceleration, water is supplied to the cathode-side offgas discharge manifold 122 due to the turning motion of the fuel cell 100 (fuel cell vehicle 800). Even in a situation where water tends to accumulate, it is possible to suppress water from being accumulated in the cathode-side offgas discharge manifold 122.

Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態における燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。第３実施形態の燃料電池システム１０ｂは、加速度センサ６５０が省略されている点と、制御装置６００が姿勢関連情報取得部６１３に代えて供給量関連情報取得部６１３ｂとして機能する点とにおいて第１実施形態における燃料電池システム１０と異なる。第３実施形態の燃料電池システム１０ｂにおける他の構成は、第１実施形態の燃料電池システム１０と同じであるので、同じ構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。供給量関連情報取得部６１３ｂは、燃料電池１００への空気の供給量に関連する情報（以下、「供給量関連情報」と呼ぶ）を取得する。本実施形態において、供給量関連情報とは、エアフローメータ３１１において検出される空気の流量を意味する。 C. Third embodiment:
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to the third embodiment. The fuel cell system 10b of the third embodiment is the first in that the acceleration sensor 650 is omitted and in that the control device 600 functions as a supply amount related information acquisition unit 613b instead of the posture related information acquisition unit 613. Different from the fuel cell system 10 in the embodiment. Since other configurations in the fuel cell system 10b of the third embodiment are the same as those of the fuel cell system 10 of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The supply amount related information acquisition unit 613b acquires information related to the supply amount of air to the fuel cell 100 (hereinafter referred to as “supply amount related information”). In the present embodiment, the supply amount related information means a flow rate of air detected by the air flow meter 311.

図８は、第３実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態における運転制御処理は、ステップＳ１０５に代えてステップＳ１０５ｂを実行する点と、ステップＳ１１０に代えてステップＳ１１０ｂを実行する点と、ステップＳ１２０およびＳ１２５が省略されている点と、ステップＳ１１２およびＳ１１４が追加されている点とにおいて、図３に示す第１実施形態の運転制御処理と異なる。その他の手順については、第１実施形態における運転制御処理と同じであるので、同じ手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the operation control process in the third embodiment. The operation control process in the second embodiment includes a point that step S105b is executed instead of step S105, a step that executes step S110b instead of step S110, a point that steps S120 and S125 are omitted, and a step S112. And the point that S114 is added is different from the operation control process of the first embodiment shown in FIG. Since other procedures are the same as the operation control process in the first embodiment, the same procedures are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

供給量関連情報取得部６１３ｂは、エアフローメータ３１１から出力される空気流量の測定値を取得し、運転特定部６１１は、取得された空気流量の測定値に基づき、燃料電池１００の運転状況が、ＷＯＴ（Wide Open Throttle）状態であるか否かを特定する（ステップＳ１０５ｂ）。ＷＯＴ状態とは、燃料電池１００の出力電流値が出力可能電流値範囲の最大値となるように、燃料電池１００に反応ガスが供給されている状態を意味し、例えば、燃料電池自動車８００の運転者がアクセルペダルを最大に踏み込んでいる状態等において生じ得る。このとき、インジェクタ２２１および循環用ポンプ２４０における水素ガスの供給量およびエアコンプレッサ３２０における空気の供給量は非常に多い。ＷＯＴ状態における空気の供給量は予め実験により特定されており、ＷＯＴ状態であると判定可能な下限の閾値流量が設定されている。したがって、運転特定部６１１は、空気流量の測定値がかかる閾値流量以上である場合にＷＯＴ状態であると特定でき、閾値流量よりも少ない場合にＷＯＴ状態でないと特定できる。   The supply amount related information acquisition unit 613b acquires the measurement value of the air flow rate output from the air flow meter 311. The operation specifying unit 611 determines the operation status of the fuel cell 100 based on the acquired measurement value of the air flow rate. It is specified whether or not it is in a WOT (Wide Open Throttle) state (step S105b). The WOT state means a state in which the reaction gas is supplied to the fuel cell 100 so that the output current value of the fuel cell 100 becomes the maximum value of the outputable current value range. This may occur when the person is depressing the accelerator pedal to the maximum. At this time, the supply amount of hydrogen gas in the injector 221 and the circulation pump 240 and the supply amount of air in the air compressor 320 are very large. The supply amount of air in the WOT state is specified in advance by experiments, and a lower limit threshold flow rate that can be determined to be in the WOT state is set. Therefore, the operation specifying unit 611 can specify that the measured value of the air flow rate is equal to or higher than the threshold flow rate and is in the WOT state, and can specify that the air flow rate is lower than the threshold flow rate and not in the WOT state.

運転特定部６１１は、ステップＳ１０５ｂの特定結果を利用して、現在の燃料電池１００の運転状況が、ＷＯＴ状態が終了した状況であるか否かを判定する（ステップＳ１１０ｂ）。具体的には、ステップＳ１０５ｂにおいてＷＯＴ状態であると特定された後、次回以降に実行されるステップＳ１０５ｂにおいてＷＯＴ状態でないと特定された場合、ＷＯＴ状態が終了した状況であると判定される。また、イグニッションオンの後にＷＯＴ状態に一度もなっていない場合、或いは、現在ＷＯＴ状態であると特定された場合には、ＷＯＴ状態が終了した状況ではないと判定される。燃料電池１００の運転状況がＷＯＴ状態である場合、各単セル１１０内の水はカソード側オフガス排出マニホールド１２２まで排出される。しかしながら、一般的にＷＯＴ状態の継続時間は短いため、ＷＯＴ状態が終了した状況において、カソード側オフガス排出マニホールド１２２には、通常運転時すなわちＷＯＴ状態でない場合に比べて多くの水が存在する。このように、燃料電池１００の運転状況が、カソード側オフガス排出マニホールド１２２における水の貯留量が通常運転時に比べて多い場合を、以降では多水運転状況と呼ぶ。つまり、ステップＳ１１０ｂは、燃料電池１００の運転状況が多水運転状況であるか否かを判定することに相当する。なお、運転特定部６１１は、ステップＳ１１０ｂの実行時刻を記録する。   The operation specifying unit 611 determines whether or not the current operation state of the fuel cell 100 is a state in which the WOT state has ended using the determination result of step S105b (step S110b). Specifically, after it is specified in step S105b that it is in the WOT state, if it is specified in step S105b that will be executed next time that it is not in the WOT state, it is determined that the WOT state has ended. Further, if the WOT state has never been reached after the ignition is turned on, or if it is specified that the current state is the WOT state, it is determined that the WOT state has not ended. When the operation state of the fuel cell 100 is the WOT state, the water in each single cell 110 is discharged to the cathode-side offgas discharge manifold 122. However, since the duration of the WOT state is generally short, in the situation where the WOT state has ended, the cathode-side offgas exhaust manifold 122 has more water than during normal operation, that is, not in the WOT state. As described above, a case where the operation state of the fuel cell 100 is larger in the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 than in the normal operation is hereinafter referred to as a multi-water operation state. That is, step S110b corresponds to determining whether or not the operating state of the fuel cell 100 is a multi-water operating state. The operation specifying unit 611 records the execution time of step S110b.

燃料電池１００の運転状況が、ＷＯＴ状態が終了した状態、つまり、多水運転状況であると判定されると（ステップＳ１０５ｂ：ＹＥＳ）、運転特定部６１１は、ＷＯＴ状態が終了したと判定されてからの経過時間を特定し（ステップＳ１１２）、かかる経過時間が閾値時間よりも長いか否かを判定する（ステップＳ１１４）。経過時間が閾値時間よりも長くないと判定されると（ステップＳ１１４：ＮＯ）、上述のステップＳ１１５が実行される。これに対して、経過時間が閾値時間よりも長いと判定されると（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、上述のステップＳ１３０が実行される。ステップＳ１１２およびＳ１１４は、第１実施形態におけるステップＳ１２０およびＳ１２５と同様に、少なくともステップＳ１１４における閾値時間だけ継続して空気流量を増加させることを目的に実行される。   When it is determined that the operating state of the fuel cell 100 is the state in which the WOT state has ended, that is, the multi-water driving state (step S105b: YES), the operation specifying unit 611 determines that the WOT state has ended. The elapsed time from is specified (step S112), and it is determined whether or not the elapsed time is longer than the threshold time (step S114). If it is determined that the elapsed time is not longer than the threshold time (step S114: NO), step S115 described above is executed. On the other hand, when it is determined that the elapsed time is longer than the threshold time (step S114: YES), the above-described step S130 is executed. Steps S112 and S114 are executed for the purpose of continuously increasing the air flow rate for at least the threshold time in step S114, similarly to steps S120 and S125 in the first embodiment.

以上説明した第３実施形態の燃料電池システム１０ｂは、第１実施形態の燃料電池システム１０と同様な効果を有する。また、ＷＯＴ状態が終了した状況である場合に燃料電池１００に供給する空気流量を調整するため、ＷＯＴ状態後のカソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まり易い状況であっても、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制できる。   The fuel cell system 10b of the third embodiment described above has the same effect as the fuel cell system 10 of the first embodiment. Further, since the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 is adjusted when the WOT state is completed, the cathode-side offgas discharge is performed even in a situation where water tends to accumulate in the cathode-side offgas discharge manifold 122 after the WOT state. It is possible to suppress water from being accumulated in the manifold 122.

Ｄ．第４実施形態：
第４実施形態における燃料電池システムの構成は、図７に示す第３実施形態の燃料電池システム１０ｂの構成と同じであるので、同じ構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 D. Fourth embodiment:
Since the configuration of the fuel cell system in the fourth embodiment is the same as the configuration of the fuel cell system 10b in the third embodiment shown in FIG. 7, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be given. Omitted.

図９は、第４実施形態における運転制御処理の手順を示すフローチャートである。第４実施形態における運転制御処理は、ステップＳ１０５ｂに代えてステップＳ１０５ｃを実行する点と、ステップＳ１１０ｂに代えてステップＳ１１０ｃを実行する点と、ステップＳ１１２に代えてステップＳ１１２ａを実行する点とにおいて、第３実施形態における運転制御処理と異なる。他の手順については、第３実施形態における運転制御処理と同じであるので、同じ手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of operation control processing in the fourth embodiment. The operation control process in the fourth embodiment includes the point of executing step S105c instead of step S105b, the point of executing step S110c instead of step S110b, and the step of executing step S112a instead of step S112. This is different from the operation control process in the third embodiment. Since other procedures are the same as the operation control process in the third embodiment, the same procedures are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

供給量関連情報取得部６１３ｂは、エアフローメータ３１１から出力される空気流量の測定値を取得し、運転特定部６１１は、取得された空気流量の測定値に基づき、燃料電池１００の運転状況が、エアブロー実行中であるか否かを特定する（ステップＳ１０５ｃ）。具体的には、例えば、空気流量の測定値と要求出力（出力電流値）に基づきエアストイキ比を求め、その値が所定値（例えば、８．０）以上であれば、エアブロー実行中であると特定される。なお、ガス供給量制御部６１２がエアブロー実行中であることを示す情報を制御装置６００の図示しないメモリに記憶させる構成においては、かかる情報を参照することにより、エアブロー実行中であるか否かを特定してもよい。   The supply amount related information acquisition unit 613b acquires the measurement value of the air flow rate output from the air flow meter 311. The operation specifying unit 611 determines the operation status of the fuel cell 100 based on the acquired measurement value of the air flow rate. It is specified whether or not air blow is being executed (step S105c). Specifically, for example, the air stoichiometric ratio is obtained based on the measured value of the air flow rate and the required output (output current value), and if the value is equal to or greater than a predetermined value (for example, 8.0), the air blow is being executed. Identified. In the configuration in which the information indicating that the gas supply amount control unit 612 is executing air blowing is stored in a memory (not shown) of the control device 600, whether or not air blowing is being performed is referred to by referring to such information. You may specify.

運転特定部６１１は、ステップＳ１０５ｃの判定結果を利用して、現在の燃料電池１００の運転状況が、エアブローが終了した状況であるか否かを判定する（ステップＳ１１０ｃ）。具体的には、ステップＳ１０５ｃにおいてエアブロー実行中であると特定された後、次回以降に実行されるステップＳ１０５ｃにおいてエアブロー実行中でないと特定された場合、エアブローが終了した状況であると判定される。また、イグニッションオンの後にエアブローが一度も実行されていない場合、或いは、現在エアブロー実行中であると特定された場合には、エアブローが終了した状況ではないと判定される。燃料電池１００の運転状況がエアブロー実行中の場合、各単セル１１０内の水はカソード側オフガス排出マニホールド１２２まで排出される。しかしながら、上述のようにエアブローの継続時間は短いため、エアブローが終了した状況において、カソード側オフガス排出マニホールド１２２には通常運転時すなわちエアブロー実行中でない場合に比べて多くの水が存在し、多水運転状況となっている。つまり、ステップＳ１１０ｃは、第３実施形態のステップＳ１１０ｂと同様に、燃料電池１００の運転状況が多水運転状況であるか否かを判定することに相当する。なお、運転特定部６１１は、ステップＳ１１０ｃの実行時刻を記録する。   The driving | operation specific | specification part 611 determines whether the present driving | running state of the fuel cell 100 is the condition where the air blow was complete | finished using the determination result of step S105c (step S110c). Specifically, after it is specified in step S105c that air blow is being executed, if it is specified in step S105c that is executed next time that air blow is not being executed, it is determined that the air blow has ended. Further, when the air blow has never been performed after the ignition is turned on, or when it is specified that the air blow is currently being performed, it is determined that the air blow has not ended. When the operating state of the fuel cell 100 is executing air blow, the water in each single cell 110 is discharged to the cathode-side offgas discharge manifold 122. However, since the air blow duration time is short as described above, in the situation where the air blow is finished, the cathode-side offgas discharge manifold 122 has more water than in the normal operation, that is, when air blow is not being performed. The driving situation. That is, step S110c corresponds to determining whether or not the operation state of the fuel cell 100 is a multi-water operation state, as in step S110b of the third embodiment. The operation specifying unit 611 records the execution time of step S110c.

燃料電池１００の運転状況が、エアブローが終了した状態、つまり、多水運転状況であると判定されると（ステップＳ１０５ｃ：ＹＥＳ）、運転特定部６１１は、エアブローが終了したと判定されてからの経過時間を特定し（ステップＳ１１２ａ）、上述のステップＳ１１４、すなわち、経過時間が閾値時間よりも長いか否かの判定を実行する。   When it is determined that the operation state of the fuel cell 100 is in a state where the air blow has ended, that is, a multi-water operation state (step S105c: YES), the operation specifying unit 611 determines that the air blow has ended. The elapsed time is specified (step S112a), and the above-described step S114, that is, whether or not the elapsed time is longer than the threshold time is executed.

以上説明した第４実施形態の燃料電池システムは、第３実施形態の燃料電池システム１０ｂと同様な効果を有する。また、エアブローが終了した状況である場合に燃料電池１００に供給する空気流量を調整するため、エアブロー終了後のカソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まり易い状況であっても、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることを抑制できる。   The fuel cell system of the fourth embodiment described above has the same effect as the fuel cell system 10b of the third embodiment. Further, in order to adjust the flow rate of air supplied to the fuel cell 100 when the air blow is finished, the cathode-side off-gas discharge manifold can be used even in a situation where water tends to accumulate in the cathode-side off-gas discharge manifold 122 after the air blow is finished. It is possible to suppress water from being accumulated in 122.

Ｅ．変形例：
Ｅ１．変形例１：
各実施形態では、燃料電池１００は、積層方向ＳＤが燃料電池自動車８００の左右方向と平行となるように配置されていたが、左右方向に代えて、前後方向と平行になるように配置されていてもよい。この構成では、例えば、燃料電池１００において、積層方向ＳＤに沿ってカソード側オフガス排出マニホールド１２２の出口Ｅ２により近い位置が後方に位置し、出口Ｅ２からより遠い位置が前方に位置する場合、燃料電池自動車８００が坂道を下る場合に、燃料電池１００からより遠い部分が出口Ｅ２により近い部分に比べて下方に位置する。そこで、第１実施形態の運転制御処理のステップＳ１０５において、燃料電池１００の姿勢がこのような姿勢であることを特定し、ステップＳ１１０において、水平面ＨＸに対する傾斜角度θが閾値角度よりも大きいか否かを判定してもよい。このようにすることで、第１実施形態と同様な効果を奏する。 E. Variations:
E1. Modification 1:
In each embodiment, the fuel cell 100 is arranged so that the stacking direction SD is parallel to the left-right direction of the fuel cell automobile 800, but is arranged so as to be parallel to the front-rear direction instead of the left-right direction. May be. In this configuration, for example, in the fuel cell 100, when the position closer to the outlet E2 of the cathode-side offgas discharge manifold 122 is located rearward and the position farther from the outlet E2 is located forward along the stacking direction SD, When the automobile 800 is going down a slope, a portion farther from the fuel cell 100 is located lower than a portion closer to the exit E2. Therefore, in step S105 of the operation control process of the first embodiment, it is specified that the attitude of the fuel cell 100 is such an attitude, and in step S110, whether or not the inclination angle θ with respect to the horizontal plane HX is larger than the threshold angle. It may be determined. By doing in this way, there exists an effect similar to 1st Embodiment.

Ｅ２．変形例２：
各実施形態では、多水運転環境または多水運転状況は、いずれもカソード側オフガス排出マニホールド１２２において、通常運転時に比べて水の貯留量が多くなり得る環境または状況であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、燃料電池１００内に形成されている図示しない燃料ガス供給マニホールドが、燃料電池１００が載置された状態において下方に位置し、図示しないアノード側オフガス排出マニホールドが上方に位置する構成においては、多水運転環境または多水運転状況は、アノード側オフガス排出マニホールドにおいて、通常運転時に比べて水の貯留量が多くなり得る環境または状況といえる。一般に、アノード側においても、各単セル１１０の電解質膜を介してカソード側から拡散される水が存在し得る。また、燃料電池システム１０、１０ａ、および１０ｂにおいて、反応ガスを加湿して燃料電池１００に供給する構成を採用する場合、かかる加湿のための水がアノード側に存在し得る。それゆえ、アノード側オフガス排出マニホールドが上方に位置する場合には、各実施形態と同様に、アノード側オフガス排出マニホールドにおいて、通常運転時に比べて水の貯留量が多くなって多水運転環境または多水運転状況となり得る。この構成においても、各実施形態と同様に運転制御処理を実行することにより、アノード側オフガス排出マニホールドに水が溜まることを抑制できる。なお、この構成においては、ステップＳ１１５において、インジェクタ２２１と循環用ポンプ２４０とのうちの少なくとも一方を制御して、燃料電池１００に供給する水素ガスの流量を、通常運転時よりも多く且つ燃料ガスのブロー時よりも少ない流量に調整してもよい。 E2. Modification 2:
In each embodiment, the multi-water operation environment or the multi-water operation situation is an environment or situation in which the amount of water stored in the cathode-side offgas discharge manifold 122 can be larger than that during normal operation. It is not limited to this. For example, in a configuration in which a fuel gas supply manifold (not shown) formed in the fuel cell 100 is positioned below in a state where the fuel cell 100 is placed, and an anode-side offgas discharge manifold (not shown) is positioned above, The multi-water operation environment or the multi-water operation state can be said to be an environment or a state in which the amount of water stored in the anode-side off-gas exhaust manifold can be larger than that during normal operation. In general, water diffused from the cathode side through the electrolyte membrane of each single cell 110 may also exist on the anode side. In addition, in the fuel cell systems 10, 10 a, and 10 b, when the configuration in which the reaction gas is humidified and supplied to the fuel cell 100 is employed, water for humidification may exist on the anode side. Therefore, when the anode-side off-gas discharge manifold is positioned above, the anode-side off-gas discharge manifold has a large amount of water stored in the anode-side off-gas discharge manifold as compared with the normal operation, as in each embodiment. It can be a water driving situation. Also in this configuration, it is possible to suppress water from being accumulated in the anode-side offgas discharge manifold by executing the operation control process in the same manner as each embodiment. In this configuration, in step S115, at least one of the injector 221 and the circulation pump 240 is controlled so that the flow rate of hydrogen gas supplied to the fuel cell 100 is larger than that during normal operation and the fuel gas is supplied. The flow rate may be adjusted to be smaller than that during the blow.

Ｅ３．変形例３：
各実施形態を組み合わせて、ステップＳ１１５（空気流量の増加）の実行判断を行ってもよい。すなわち、例えば、傾斜角度θが閾値角度よりも大きく、かつ、現在の燃料電池１００の運転状況がＷＯＴ状態が終了した状況である場合に、ステップＳ１１５が実行されてもよい。すなわち、一般には、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境である場合と、燃料電池１００の運転状況が多水運転状況である場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、燃料電池１００に供給される反応ガスの流量を、燃料電池１００の通常運転時に比べて高く且つ排出ブロー実行時に比べて低く制御してもよい。なお、各実施形態を組み合わせる場合、第３実施形態における「ＷＯＴ状態が終了した状況」および第４実施形態における「エアブローが終了した状況」と特定された場合に実行されるステップＳ１１５の継続時間（換言すると、ステップＳ１２５における閾値時間）を、第１実施形態における「傾斜角度θが閾値角度よりも大きい」および第２実施形態における「積層方向加速度が閾値加速度よりも大きい」と特定された場合に実行されるステップＳ１１５の継続時間（換言すると、ステップＳ１２５における閾値時間）よりも長く設定してもよい。ＷＯＴ状態が終了した状態およびエアブローが終了した状況においては、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水がより多く存在し得る。そこで、これらの状況においては、より長い時間だけ空気流量を増加させることにより、カソード側オフガス排出マニホールド１２２に水が溜まることをより確実に抑制できる。 E3. Modification 3:
The execution determination of step S115 (increase in air flow rate) may be performed by combining the embodiments. That is, for example, step S115 may be executed when the inclination angle θ is larger than the threshold angle and the current operating state of the fuel cell 100 is a state where the WOT state has ended. That is, in general, in the case where the operating environment of the fuel cell 100 is a multi-water operating environment and the case where the operating status of the fuel cell 100 is a multi-water operating status, the fuel cell 100 is The flow rate of the supplied reaction gas may be controlled to be higher than that during normal operation of the fuel cell 100 and lower than that during execution of exhaust blow. When the embodiments are combined, the duration of step S115 executed when the “situation in which the WOT state has ended” in the third embodiment and the “situation in which the air blow has ended” in the fourth embodiment are specified ( In other words, when the threshold time in step S125 is specified as “the inclination angle θ is larger than the threshold angle” in the first embodiment and “the stacking direction acceleration is larger than the threshold acceleration” in the second embodiment. It may be set longer than the duration of step S115 to be executed (in other words, the threshold time in step S125). In the state where the WOT state is finished and the situation where the air blow is finished, more water can be present in the cathode-side offgas discharge manifold 122. Therefore, in these situations, the accumulation of water in the cathode-side offgas discharge manifold 122 can be more reliably suppressed by increasing the air flow rate for a longer time.

Ｅ４．変形例４：
各実施形態において、運転特定部６１１は、燃料電池１００の運転環境が多水運転環境であること、または、燃料電池１００の運転状況が多水運転状況であることを明示的に特定していなかったが、これに代えて、明示的に特定して、例えば、制御装置６００の有する図示しないメモリに記憶させてもよい。このような構成により、多水運転環境であること、または、燃料電池１００の運転状況が多水運転状況であることが明示的に特定されるので、かかる特定結果を利用して、適切なタイミングでステップＳ１１５を実行でき、また、例えば、警告メッセージを運転席に設けられたインストゥルメントパネル等に表示させたり、警告音を出力したり、運転環境または運転状況の履歴を取得したりすること等を、容易に実行できる。 E4. Modification 4:
In each embodiment, the operation specifying unit 611 does not explicitly specify that the operating environment of the fuel cell 100 is a multi-water operating environment or that the operating status of the fuel cell 100 is a multi-water operating status. However, instead of this, it may be explicitly specified and stored in a memory (not shown) of the control device 600, for example. With such a configuration, it is explicitly specified that the environment is a multi-water operation environment or that the operation state of the fuel cell 100 is a multi-water operation state. Step S115 can be executed, and for example, a warning message is displayed on an instrument panel or the like provided in the driver's seat, a warning sound is output, or a history of driving environment or driving status is acquired. Etc. can be executed easily.

Ｅ５．変形例５：
上記実施形態において、燃料電池システム１０，１０ａ，１０ｂは、駆動用電源を供給するためのシステムとして、燃料電池自動車に搭載されて用いられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、燃料電池自動車に代えて、電気自動車等の駆動用電源を必要とする他の任意の移動体に搭載されて使用されてもよい。また、定置型電源として、例えば、オフィスや家庭において屋内または屋外に設置されて用いられてもよい。また、燃料電池１００は、固体高分子型燃料電池であったが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池として構成してもよい。 E5. Modification 5:
In the above embodiment, the fuel cell systems 10, 10a, and 10b are mounted and used in a fuel cell vehicle as a system for supplying driving power, but the present invention is not limited to this. For example, instead of a fuel cell vehicle, it may be mounted and used on any other mobile body that requires a driving power source such as an electric vehicle. Further, as a stationary power source, for example, it may be used indoors or outdoors in an office or home. The fuel cell 100 is a solid polymer fuel cell, but may be configured as various fuel cells such as a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, and a solid oxide fuel cell.

Ｅ６．変形例６：
第３実施形態において、ステップＳ１０５ｂにおけるＷＯＴ状態であるか否かの特定は、エアフローメータ３１１による空気流量の測定値に基づき特定されていた。同様に、第４実施形態において、ステップＳ１０５ｃにおけるエアブロー実行中であるか否かの特定は、エアフローメータ３１１による空気流量の測定値に基づき特定されていた。しかしながら、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、燃料電池１００の出力電流値や、エアコンプレッサ３２０の回転数や、アクセルペダルの踏み込み量を示す情報など、酸化剤ガス供給路３３１における燃料電池１００への空気の供給量に関連する任意の情報に基づき特定されてもよい。換言すると、第３，４実施形態において「供給量関連情報」は、エアフローメータ３１１において測定される空気の流量であったが、これに代えて、エアコンプレッサ３２０の回転数や、アクセルペダルの踏み込み量を示す情報など、酸化剤ガス供給路３３１における燃料電池１００への空気の供給量に関連し、かかる供給量を特定可能な任意の情報を用いてもよい。 E6. Modification 6:
In the third embodiment, whether or not the state is the WOT state in step S105b is specified based on the measured value of the air flow rate by the air flow meter 311. Similarly, in the fourth embodiment, whether or not the air blow is being executed in step S105c is specified based on the measured value of the air flow rate by the air flow meter 311. However, the present invention is not limited to these. For example, the output current value of the fuel cell 100, the number of revolutions of the air compressor 320, information indicating the amount of depression of the accelerator pedal, and the like are arbitrarily related to the amount of air supplied to the fuel cell 100 in the oxidant gas supply path 331. It may be specified based on the information. In other words, in the third and fourth embodiments, the “supply amount related information” is the air flow rate measured by the air flow meter 311, but instead, the rotation speed of the air compressor 320 or the depression of the accelerator pedal Any information that can identify the supply amount related to the supply amount of air to the fuel cell 100 in the oxidant gas supply path 331, such as information indicating the amount, may be used.

Ｅ７．変形例７：
第１実施形態において、姿勢関連情報（傾斜角度θ）は、加速度センサ６５０により測定される各速度に基づき特定されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、燃料電池自動車８００がナビゲーションシステムを備え、かかるナビゲーションシステムにおいて用いられる地図データに、道路の勾配に関する情報が含まれている構成においては、かかる情報に基づき、傾斜角度θを特定してもよい。 E7. Modification 7:
In the first embodiment, the posture related information (inclination angle θ) is specified based on each speed measured by the acceleration sensor 650, but the present invention is not limited to this. For example, in a configuration in which the fuel cell vehicle 800 includes a navigation system and the map data used in the navigation system includes information on the road gradient, the inclination angle θ may be specified based on the information. .

Ｅ８．変形例８：
上記実施形態における燃料電池システム１０の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、第２燃料ガス排出路２６４と酸化剤ガス排出路３３２とを接続させずに、それぞれ独立してオフガスを排出する構成としてもよい。また、例えば、各実施形態および変形例においてハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、データを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。 E8. Modification 8:
The configuration of the fuel cell system 10 in the above embodiment is merely an example, and various changes can be made. For example, the second fuel gas discharge path 264 and the oxidant gas discharge path 332 may be connected to each other and the off gas may be discharged independently. Further, for example, a part of the configuration realized by hardware in each embodiment and modification may be replaced with software, and conversely, a part of the configuration realized by software is replaced with hardware. You may do it. In addition, when part or all of the functions of the present invention are realized by software, the software (computer program) can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. In the present invention, the “computer-readable recording medium” is not limited to a portable recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, but an internal storage device in a computer such as various RAMs and ROMs, a hard disk, etc. It also includes an external storage device fixed to the computer. That is, the “computer-readable recording medium” has a broad meaning including an arbitrary recording medium in which data can be fixed instead of temporarily.

本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

１０…燃料電池システム
１０ａ…燃料電池システム
１０ｂ…燃料電池システム
１００…燃料電池
１１０…単セル
１１０ｅ…端部セル
１１１…集電板
１１２…エンドプレート
１２１…酸化剤ガス供給マニホールド
１２２…カソード側オフガス排出マニホールド
２００…燃料ガス供給排出系
２１０…水素タンク
２２０…遮断弁
２２１…インジェクタ
２３０…気液分離器
２４０…循環用ポンプ
２５０…パージ弁
２６１…燃料ガス供給路
２６２…第１燃料ガス排出路
２６３…燃料ガス循環路
２６４…第２燃料ガス排出路
３００…酸化剤ガス供給排出系
３１０…エアクリーナ
３１１…エアフローメータ
３２０…エアコンプレッサ
３３１…酸化剤ガス供給路
３３２…酸化剤ガス排出路
３４０…背圧弁
４００…燃料電池循環冷却系
４１０…ラジエータ
４２１…冷却水流路
４２２…バイパス流路
４３０…三方弁
４４０…循環用ポンプ
５００…電力充放電系
５２０…インバータ
５５０…バッテリー
６００…制御装置
６１１…運転特定部
６１２…ガス供給量制御部
６１３…姿勢関連情報取得部
６１３ａ…加速度特定部
６１３ｂ…供給量関連情報取得部
６１４…運転制御部
６５０…加速度センサ
７００…負荷装置
８００…燃料電池自動車
Ｅ２…出口
Ｆ１…遠心力
Ｇ…重力
ＧＤ…地面
ＨＸ…水平面
ＳＤ…積層方向
Ｗ１…水 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 10a ... Fuel cell system 10b ... Fuel cell system 100 ... Fuel cell 110 ... Single cell 110e ... End cell 111 ... Current collecting plate 112 ... End plate 121 ... Oxidant gas supply manifold 122 ... Cathode side off-gas discharge Manifold 200 ... Fuel gas supply / discharge system 210 ... Hydrogen tank 220 ... Shut-off valve 221 ... Injector 230 ... Gas-liquid separator 240 ... Circulation pump 250 ... Purge valve 261 ... Fuel gas supply passage 262 ... First fuel gas discharge passage 263 ... Fuel gas circulation path 264 Second fuel gas discharge path 300 Oxidant gas supply / discharge system 310 Air cleaner 311 Air flow meter 320 Air compressor 331 Oxidant gas supply path 332 Oxidant gas discharge path 340 Back pressure valve 400 ... Fuel cell circulation cooling system 41 ... Radiator 421 ... Cooling water channel 422 ... Bypass channel 430 ... Three-way valve 440 ... Circulating pump 500 ... Power charge / discharge system 520 ... Inverter 550 ... Battery 600 ... Control device 611 ... Operation specifying unit 612 ... Gas supply amount control unit 613 ... posture-related information acquisition unit 613a ... acceleration specifying unit 613b ... supply amount related information acquisition unit 614 ... operation control unit 650 ... acceleration sensor 700 ... load device 800 ... fuel cell vehicle E2 ... exit F1 ... centrifugal force G ... gravity GD ... ground HX ... Horizontal plane SD ... Lamination direction W1 ... Water

Claims (10)

燃料電池システムであって、
積層された複数の単セルを有する燃料電池と、
前記複数の単セルに反応ガスを供給するために、前記複数の単セルの積層方向に沿って前記燃料電池の内部に延設されている供給マニホールドと、
前記供給マニホールドよりも重力方向上方に位置し、前記複数の単セルから排出されるオフガスおよび水を排出するために、前記積層方向に沿って前記燃料電池の内部に延設されている排出マニホールドと、
前記反応ガスを前記燃料電池に供給することにより前記排出マニホールドと連通する配管に溜まった水を排出する排出ブローを実行する排出ブロー実行部と、
前記燃料電池の運転環境が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転環境である場合と、前記燃料電池の運転状況が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転状況である場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、前記燃料電池の通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なく制御するガス供給量制御部と、
を備える、燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell having a plurality of stacked single cells;
A supply manifold extending inside the fuel cell along the stacking direction of the plurality of single cells to supply reaction gas to the plurality of single cells;
A discharge manifold located above the supply manifold in the direction of gravity and extending inside the fuel cell along the stacking direction to discharge offgas and water discharged from the plurality of single cells; ,
A discharge blow execution unit that discharges water accumulated in a pipe communicating with the discharge manifold by supplying the reaction gas to the fuel cell;
When the operating environment of the fuel cell is a multi-water operating environment in which the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that during normal operation of the fuel cell, The flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell in at least one of the cases where the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that during normal operation, and A gas supply amount control unit that controls more than during normal operation of the fuel cell and less than during discharge blow;
A fuel cell system comprising: 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であること、または、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であること、を特定する運転特定部を備える、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, further comprising:
A fuel cell system comprising an operation specifying unit that specifies that the operating environment of the fuel cell is the multi-water operating environment or that the operating status of the fuel cell is the multi-water operating status. 請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
水平面に対する前記燃料電池の姿勢に関連する情報である姿勢関連情報を取得する姿勢関連情報取得部をさらに備え、
前記運転特定部は、前記姿勢関連情報に基づき特定される前記燃料電池の姿勢が、前記燃料電池における前記排出マニホールドの出口からより遠い部分が前記出口により近い部分に比べて下方に位置する姿勢である場合に、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定する、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
A posture-related information acquisition unit that acquires posture-related information that is information related to the posture of the fuel cell with respect to a horizontal plane;
The operation specifying unit is configured such that the position of the fuel cell specified based on the position related information is such that a portion farther from the outlet of the discharge manifold in the fuel cell is positioned lower than a portion closer to the outlet. In some cases, the fuel cell system identifies the operating environment of the fuel cell as the multi-water operating environment. 請求項２または請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記排出マニホールドの出口により近い位置から前記出口からより遠い位置に向かう方向に沿った前記燃料電池の加速度を特定する加速度特定部をさらに備え、
前記運転特定部は、前記加速度が所定の大きさ以上である場合に、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定する、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2 or 3,
An acceleration specifying unit that specifies an acceleration of the fuel cell along a direction from a position closer to the outlet of the discharge manifold to a position farther from the outlet;
The operation specifying unit specifies that the operating environment of the fuel cell is the multi-water operating environment when the acceleration is greater than or equal to a predetermined magnitude. 請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給流路と、
前記反応ガス供給流路における前記反応ガスの供給量に関連する供給量関連情報を取得する供給量関連情報取得部と、
をさらに備え、
前記運転特定部は、前記供給量関連情報に基づき特定される前記反応ガスの供給量が、前記燃料電池の出力可能電流値範囲の最大値に対応する量から低減した場合に、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定する、燃料電池システム。 In the fuel cell system according to any one of claims 2 to 4,
A reaction gas supply channel for supplying the reaction gas to the fuel cell;
A supply amount related information acquisition unit for acquiring supply amount related information related to the supply amount of the reaction gas in the reaction gas supply channel;
Further comprising
The operation specifying unit, when the supply amount of the reaction gas specified based on the supply amount related information is reduced from an amount corresponding to the maximum value of the output possible current value range of the fuel cell, A fuel cell system that specifies that the operation status is the multi-water operation status. 請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転特定部は、前記排出ブローが完了した場合に、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定する、燃料電池システム。 In the fuel cell system according to any one of claims 2 to 5,
The operation specifying unit specifies that the operation state of the fuel cell is the multi-water operation state when the discharge blow is completed. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、前記燃料電池の通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なくする期間が、前記排出ブローの実行期間よりも長い、燃料電池システム。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6,
A fuel cell system in which a period during which the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell is greater than that during normal operation of the fuel cell and less than that during execution of the exhaust blow is longer than an execution period of the exhaust blow . 請求項２から請求項７までのいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記ガス供給量制御部は、前記燃料電池の運転状況が前記多水運転状況であると特定された場合には、前記燃料電池の運転環境が前記多水運転環境であると特定された場合に比べて、より長い期間において、前記燃料電池に供給される前記反応ガスの流量を、通常運転時に比べて多く且つ前記排出ブロー実行時に比べて少なくする、燃料電池システム。 In the fuel cell system according to any one of claims 2 to 7,
When the operating condition of the fuel cell is specified as the multi-water operating condition, the gas supply amount control unit is configured to specify that the operating environment of the fuel cell is the multi-water operating environment. In comparison, the fuel cell system in which the flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell is increased in a longer period than in a normal operation and less than in the exhaust blow execution. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記反応ガスは、酸化剤ガスである、燃料電池システム。 In the fuel cell system according to any one of claims 1 to 8,
The fuel cell system, wherein the reaction gas is an oxidant gas. 積層された複数の単セルを有する燃料電池の運転制御方法であって、
前記燃料電池の内部には、前記複数の単セルに反応ガスを供給するための供給マニホールドと、前記供給マニホールドよりも重力方向上方に位置して前記複数の単セルから排出されるオフガスおよび水を排出するための排出マニホールドと、が前記複数の単セルの積層方向に沿って延設されており、
前記燃料電池の運転環境が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転環境である場合と、前記燃料電池の運転状況が、前記燃料電池の通常運転時に比べて前記排出マニホールドにおける水の貯留量が多くなり得る多水運転状況である場合と、のうちの少なくとも一方の場合に、前記燃料電池に供給される反応ガスの流量を、前記燃料電池の通常運転時に比べて多く、且つ、前記反応ガスを前記燃料電池に供給することにより前記排出マニホールドと連通する配管に溜まった水を排出する排出ブローの実行時に比べて少なく制御する工程を備える、燃料電池の運転制御方法。 A method of controlling the operation of a fuel cell having a plurality of stacked single cells,
Inside the fuel cell, there are provided a supply manifold for supplying a reaction gas to the plurality of single cells, and off-gas and water discharged from the plurality of single cells located above the supply manifold in the gravity direction. A discharge manifold for discharging, and extending along the stacking direction of the plurality of single cells,
When the operating environment of the fuel cell is a multi-water operating environment in which the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that during normal operation of the fuel cell, The flow rate of the reaction gas supplied to the fuel cell in at least one of the case where the amount of water stored in the discharge manifold can be larger than that during normal operation, and More than the time of normal operation of the battery, and more control step than the time of executing the discharge blow for discharging the water accumulated in the pipe communicating with the discharge manifold by supplying the reaction gas to the fuel cell. A fuel cell operation control method.
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