JP2020126792A

JP2020126792A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2020126792A
Application number: JP2019019277A
Authority: JP
Inventors: 謙五中村; Kengo Nakamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-08-20

Abstract

To make it possible to determine whether an airflow meter is abnormal using a pressure measurement value downstream of an air compressor and a pressure estimation value downstream of the air compressor.SOLUTION: A fuel cell system includes: a fuel cell stack; an intake pipe; an exhaust pipe; a bypass pipe connecting the intake pipe and the exhaust pipe; a control unit; an air flow meter on the intake pipe; an air compressor; a pressure measuring device; a shut valve; and an exhaust pressure regulating valve on the exhaust pipe. The control unit supplies air to the exhaust pipe from the intake pipe through the bypass pipe to check the air flow meter for abnormalities.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.

従来より、車両の燃料電池システムにおいては、一般的にエアコンプレッサによって燃料電池スタックに対して、空気が供給される（例えば、特許文献１）。エアコンプレッサにより供給される空気量はエアフローセンサーによる測定結果を用いてフィードバック制御される。 Conventionally, in a fuel cell system of a vehicle, air is generally supplied to a fuel cell stack by an air compressor (for example, Patent Document 1). The amount of air supplied by the air compressor is feedback-controlled by using the measurement result of the air flow sensor.

特開２０１０−１１４０３９号公報JP, 2010-114039, A

しかしながら、エアフローセンサーの特性異常により計測値と実際の流量に乖離が生じた場合、燃料電池に供給する空気量に過不足が生じ、燃料電池の出力不足や電圧の異常上昇等が発生する可能性がある。したがって、エアフローセンサーの異常を検出するシステムが求められている。 However, if there is a difference between the measured value and the actual flow rate due to an abnormal characteristic of the air flow sensor, the amount of air supplied to the fuel cell may become excessive or insufficient, resulting in insufficient output of the fuel cell or abnormal voltage rise. There is. Therefore, there is a need for a system that detects abnormalities in the airflow sensor.

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized as the following modes.

（１）本開示の一形態によれば、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、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに空気を供給するための吸気配管と、前記吸気配管上に、前記燃料電池スタックに向かって上流側から順に、空気流量を計測するエアフロメータと、前記燃料電池スタックに空気を供給するエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサの下流に配置される圧力測定器と、前記燃料電池スタックの入口に配置されるシャットバルブと、前記燃料電池スタックから空気を排出するための排気配管と、前記排気配管上に配置される排気調圧バルブと、前記吸気配管のうち、前記圧力測定器の下流側であって、前記シャットバルブの上流側から、前記排気配管の前記排気調圧バルブの下流側に接続されるバイパス配管と、前記吸気配管から前記バイパス配管を経由して、前記排気配管へ空気を供給し、前記圧力測定器の測定値と、前記エアフロメータが示す空気流量実測値を用いて算出された前記エアコンプレッサの下流の圧力推定値を用いて、前記エアフロメータが異常であるかを判定する制御部と、を備える。
この形態の燃料電池システムによれば、エアコンプレッサ下流の圧力測定値と、エアコンプレッサ下流の圧力推定値とを用いて、エアフローセンサーが異常であるかの判定が可能となる。 (1) According to an aspect of the present disclosure, a fuel cell system is provided. This fuel cell system includes a fuel cell stack, an intake pipe for supplying air to the fuel cell stack, and an air flow meter for measuring the air flow rate on the intake pipe in order from the upstream side toward the fuel cell stack. A meter, an air compressor for supplying air to the fuel cell stack, a pressure measuring device arranged downstream of the air compressor, a shut valve arranged at the inlet of the fuel cell stack, and air from the fuel cell stack. The exhaust pipe for exhausting the exhaust gas, the exhaust pressure regulating valve arranged on the exhaust pipe, and the intake pipe from the upstream side of the shut valve, which is the downstream side of the pressure measuring device and the exhaust gas. A bypass pipe connected to the downstream side of the exhaust pressure regulating valve of the pipe, and air is supplied from the intake pipe to the exhaust pipe via the bypass pipe, and the measurement value of the pressure measuring device and the air flow rate are supplied. A control unit that determines whether the air flow meter is abnormal using an estimated pressure value downstream of the air compressor calculated using an actual measured air flow rate indicated by the meter.
According to the fuel cell system of this aspect, it is possible to determine whether the air flow sensor is abnormal using the pressure measurement value downstream of the air compressor and the pressure estimation value downstream of the air compressor.

燃料電池システムの構成を示す概略図。1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell system. 燃料電池システムの始動手順を示す図。The figure which shows the starting procedure of a fuel cell system. 燃料電池システムの起動時、高電圧回路接続後におけるエアフロメータの異常判定を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an air flow meter abnormality determination after the high voltage circuit is connected at the time of starting the fuel cell system. 燃料電池システムの停止手順を示す図。The figure which shows the stop procedure of a fuel cell system. 燃料電池システムの始動開始から、高電圧回路接続後におけるエアフロメータの異常判定を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an air flow meter abnormality determination after starting the fuel cell system and after connecting the high voltage circuit. 燃料電池システムの停止時におけるエアフロメータの異常判定を示すフローチャート。6 is a flowchart showing an air flow meter abnormality determination when the fuel cell system is stopped.

Ａ. 第１実施形態：
［燃料電池システムの構成］
図１は、本開示の一実施形態としての燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。燃料電池システム１００は、車両に搭載され、運転者からの要求に応じて、駆動用電動機を駆動するための電力を出力する。燃料電池システム１００は、制御部１０と、燃料電池スタック２０と、アノードガス系３０と、カソードガス系４０と、を備える。 A. First embodiment:
[Configuration of fuel cell system]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as one embodiment of the present disclosure. The fuel cell system 100 is mounted on a vehicle and outputs electric power for driving a drive motor in response to a request from a driver. The fuel cell system 100 includes a control unit 10, a fuel cell stack 20, an anode gas system 30, and a cathode gas system 40.

燃料電池スタック２０は、複数の単セルが積層されたスタック構造を有する。各単セルは、それぞれが発電可能な発電要素であり、電解質膜の両面に電極が配置されている発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む２枚のセパレーターと、を有する。電解質膜は、内部に水分を含有する湿潤状態のときに良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成される。 The fuel cell stack 20 has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. Each unit cell is a power generation element capable of generating power, and has a membrane electrode assembly that is a power generation body in which electrodes are arranged on both surfaces of an electrolyte membrane, and two separators that sandwich the membrane electrode assembly. .. The electrolyte membrane is composed of a solid polymer thin film that exhibits good proton conductivity in a wet state containing water inside.

アノードガス系３０は、燃料電池スタック２０のアノード側にアノードガスを供給する供給部と、燃料電池スタック２０のアノード側から排出されるアノード排ガスを燃料電池システム１００の外部に排出し、アノードオフガスを燃料電池システム１００において循環させる排出循環部と、燃料電池スタック２０のアノード側から排出される排水およびアノード排ガスを燃料電池システム１００の外部に排出する排出部と、を有する。 The anode gas system 30 discharges the anode exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell stack 20 to the outside of the fuel cell system 100 by supplying the anode gas to the anode side of the fuel cell stack 20 and the anode side of the fuel cell stack 20. The fuel cell system 100 includes an exhaust circulation unit that circulates the exhaust gas, and an exhaust unit that exhausts wastewater and anode exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell stack 20 to the outside of the fuel cell system 100.

カソードガス系４０は、燃料電池スタック２０に空気を供給する吸気ライン４００と、燃料電池スタック２０から空気を排出する排気ライン５００と、吸気ライン４００から排気ライン５００へ燃料電池スタック２０を経ることなく空気を流入させるバイパスライン６００を備える。 The cathode gas system 40 includes an intake line 400 for supplying air to the fuel cell stack 20, an exhaust line 500 for exhausting air from the fuel cell stack 20, and an intake line 400 to the exhaust line 500 without passing through the fuel cell stack 20. A bypass line 600 that allows air to flow in is provided.

吸気ライン４００は、吸気配管４８と、吸気配管４８上に、燃料電池スタック２０に供給される空気の流れの上流から順に、エアフロメータ４２を備えたエアクリーナ４１と、エアコンプレッサ４３と、インタークーラー４４と、圧力測定器４５と、温度センサ４６と、シャットバルブ４７を備える。 The intake line 400 includes an intake pipe 48, an air cleaner 41 including an air flow meter 42, an air compressor 43, and an intercooler 44 on the intake pipe 48 in order from the upstream of the flow of air supplied to the fuel cell stack 20. A pressure measuring device 45, a temperature sensor 46, and a shut valve 47 are provided.

エアフロメータ４２は、外部から吸入される空気の流量を計測する。計測された空気の流量は、燃料電池スタック２０の運転を制御する制御部１０に出力される。 The air flow meter 42 measures the flow rate of air sucked from the outside. The measured air flow rate is output to the control unit 10 that controls the operation of the fuel cell stack 20.

エアコンプレッサ４３は、モータを駆動源としており、モータの回転数に応じた空気量で空気を吐出する。制御部１０に出力されたエアフロメータ４２による空気流量実測値は、エアコンプレッサ４３のモータ制御に利用される。 The air compressor 43 uses a motor as a drive source, and discharges air at an amount of air according to the rotation speed of the motor. The actual measured value of the air flow rate by the air flow meter 42 output to the control unit 10 is used for the motor control of the air compressor 43.

外部から取り込まれた空気は、エアクリーナ４１で浄化され、エアフロメータ４２、エアコンプレッサ４３を経て、インタークーラー４４により冷却されて燃料電池スタック２０、または、バイパス配管６１上のバイパス弁６０を経由して排気配管５１へと流入する。 The air taken in from the outside is purified by an air cleaner 41, passed through an air flow meter 42, an air compressor 43, cooled by an intercooler 44, and exhausted via a fuel cell stack 20 or a bypass valve 60 on a bypass pipe 61. It flows into the pipe 51.

圧力測定器４５および温度センサ４６からの検知信号は、制御部１０に出力され、各種バルブなどの制御に利用されている。 Detection signals from the pressure measuring device 45 and the temperature sensor 46 are output to the control unit 10 and used for controlling various valves and the like.

シャットバルブ４７は、燃料電池スタック２０の入口に配置され、燃料電池スタック２０に供給する空気の圧力を調整するために使われる。 The shut valve 47 is disposed at the inlet of the fuel cell stack 20 and is used to adjust the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 20.

排気ライン５００は、排気配管５１と、排気配管５１上に、燃料電池スタック２０側から順に、排気調圧バルブ５０、マフラ７０を備える。 The exhaust line 500 includes an exhaust pipe 51, and an exhaust pressure regulating valve 50 and a muffler 70 on the exhaust pipe 51 in order from the fuel cell stack 20 side.

燃料電池スタック２０から排出されたカソード排ガスは、排気調圧バルブ５０を経て、マフラ７０から外部へ排出される。 The cathode exhaust gas discharged from the fuel cell stack 20 is discharged to the outside from the muffler 70 via the exhaust pressure regulating valve 50.

排気調圧バルブ５０は、シャットバルブ４７と連動して、運転要求に応じて変動する排気配管５１の圧力を予め定められた範囲内に調整する。 The exhaust pressure control valve 50 works in conjunction with the shut valve 47 to adjust the pressure of the exhaust pipe 51, which fluctuates according to an operation request, within a predetermined range.

バイパスライン６００は、バイパス配管６１と、バイパス配管６１上に、バイパス弁６０を備える。バイパス弁６０は、バルブの開度により流量を調整する。バイパスライン６００は、温度センサ４６の下流側であってシャットバルブ４７の上流側で吸気ライン４００と接続される。バイパスライン６００は、排気調圧バルブ５０の下流側であってマフラ７０の上流側で排気ライン５００と接続される。 The bypass line 600 includes a bypass pipe 61 and a bypass valve 60 on the bypass pipe 61. The bypass valve 60 adjusts the flow rate according to the opening degree of the valve. The bypass line 600 is connected to the intake line 400 on the downstream side of the temperature sensor 46 and the upstream side of the shut valve 47. The bypass line 600 is connected to the exhaust line 500 on the downstream side of the exhaust pressure regulating valve 50 and on the upstream side of the muffler 70.

制御部１０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部１０は、主記憶装置上にプログラムを読み込んで実行することにより、種々の機能を発揮する。制御部１０は、燃料電池システム１００の各構成部の運転制御を実行する。例えば、制御部１０は、シャットバルブ４７、排気調圧バルブ５０、バイパス弁６０と制御信号線で接続されており、開閉弁信号を送る。また、制御部１０は、エアフロメータ４２、圧力測定器４５、温度センサ４６と制御信号線で接続されており、測定値を取得する。さらに、制御部１０は、エアコンプレッサ４３と制御信号線で接続されており、空気を吐出する。 The control unit 10 is composed of a microcomputer including a central processing unit and a main storage device. The control unit 10 exhibits various functions by reading and executing the program on the main storage device. The control unit 10 executes operation control of each component of the fuel cell system 100. For example, the control unit 10 is connected to the shut valve 47, the exhaust pressure regulating valve 50, and the bypass valve 60 by a control signal line, and sends an open/close valve signal. Further, the control unit 10 is connected to the air flow meter 42, the pressure measuring device 45, and the temperature sensor 46 by a control signal line, and acquires a measured value. Further, the control unit 10 is connected to the air compressor 43 by a control signal line and discharges air.

図２は、燃料電池システム１００の始動手順を示す。制御部１０は、燃料電池システム１００の起動を開始すると、高電圧回路接続し、その後の発電準備まで燃料電池スタック２０へのエア供給は行われない。制御部１０は、燃料電池システム１００の発電前にエアフロメータ４２の異常を検知することにより、燃料電池システム１００の安定した運転を可能とする。 FIG. 2 shows a starting procedure of the fuel cell system 100. When the control unit 10 starts the activation of the fuel cell system 100, the control unit 10 connects the high voltage circuit and does not supply the air to the fuel cell stack 20 until the subsequent power generation preparation. The control unit 10 enables stable operation of the fuel cell system 100 by detecting an abnormality in the air flow meter 42 before power generation of the fuel cell system 100.

図３は、燃料電池システム１００の起動時（ステップＳ１００）、高電圧回路接続後（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）に実行されるエアフロメータ４２の異常判定を示すフローチャートである。燃料電池スタック２０へのエア供給は遮断されており、制御部１０は、バイパス弁６０を開く（ステップＳ１２０）。制御部１０は、バイパスライン６００を経て排気ライン５００へ一定流量のエアを供給開始する（ステップＳ１３０）。 FIG. 3 is a flowchart showing an abnormality determination of the air flow meter 42 executed after the fuel cell system 100 is started (step S100) and after the high voltage circuit is connected (step S110: Yes). The air supply to the fuel cell stack 20 is cut off, and the control unit 10 opens the bypass valve 60 (step S120). The control unit 10 starts supplying a constant flow rate of air to the exhaust line 500 via the bypass line 600 (step S130).

制御部１０は、吸気ライン４００からバイパスライン６００を経て、排気ライン５００へ一定流量のエア供給開始後、インタークーラー４４の出口圧力算出値Ｐｏｕｔｅｓｔを算出する（ステップＳ１４０）。インタークーラー４４の出口圧力算出値Ｐｏｕｔｅｓｔは、以下のように算出される。
Ｐｏｕｔｅｓｔ＝Ｐａｔｍ×（１−Ｋｌｏｓｓ１）×Ｋｃｏｍｐ×（１−Ｋｌｏｓｓ２）
Ｐａｔｍ［ｋＰａ］は大気圧を表わしている。また、Ｋｌｏｓｓ１は、エアクリーナ４１からエアコンプレッサ４３の１次側までの圧損係数、Ｋｌｏｓｓ２は、エアコンプレッサ４３の２次側からインタークーラー４４の２次側までの圧損係数を示している。Ｋｌｏｓｓ２は、圧力測定器４５までの圧力損失を加味している。Ｋｃｏｍｐは、１次側と２次側の圧力比を示し、エアフロメータ４２の流量とエアコンプレッサ４３の回転数を用いて求められる。 The control unit 10 calculates the outlet pressure calculation value Poutest of the intercooler 44 after starting the supply of a constant flow rate of air from the intake line 400 to the exhaust line 500 via the bypass line 600 (step S140). The outlet pressure calculation value Poutest of the intercooler 44 is calculated as follows.
Poutest=Patm×(1-Kloss1)×Kcomp×(1-Kloss2)
Patm [kPa] represents atmospheric pressure. Further, Kloss1 indicates the pressure loss coefficient from the air cleaner 41 to the primary side of the air compressor 43, and Kloss2 indicates the pressure loss coefficient from the secondary side of the air compressor 43 to the secondary side of the intercooler 44. Kloss2 takes into account the pressure loss up to the pressure measuring device 45. Kcomp indicates the pressure ratio between the primary side and the secondary side, and is calculated using the flow rate of the air flow meter 42 and the rotation speed of the air compressor 43.

制御部１０は、インタークーラー４４の出口の圧力算出値と、インタークーラー４４の出口の圧力実測値すなわち圧力測定器４５の測定値との差の絶対値が、予め定められた値より大きいかどうかを判定する（ステップＳ１５０）。制御部１０は、インタークーラー４４の出口の圧力算出値と、圧力測定器４５の測定値との差の絶対値が、予め定められた値より大きい場合（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、エアフロメータ４２は異常であると判定する（ステップＳ１７０）。制御部１０は、インタークーラー４４の出口の圧力算出値と、圧力測定器４５の測定値との差の絶対値が、予め定められた値以下である場合（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、エア供給水準を移行するかどうか判定する（ステップＳ１６０）。制御部１０は、判定精度を向上させるために、複数の異なるエア流量供給水準（ｎ水準）でエアフロメータ４２の異常を判定する。複数の異なるエア流量供給水準とは、例えば、５００ＮＬ／ｍｉｎ、１０００ＮＬ／ｍｉｎといったエア流量である。制御部１０は、予め定められた回数、例えば、異なる３つのエア流量供給水準による処理が終わったかどうかを判定する。制御部１０は、エア供給水準を移行しない、すなわち、全水準（ｎ水準）で処理が終わったと判定した場合（ステップＳ１６０：Ｎｏ）、エアフロメータ４２は正常であると判定する（ステップＳ１８０）。 The control unit 10 determines whether or not the absolute value of the difference between the calculated pressure value at the outlet of the intercooler 44 and the measured pressure value at the outlet of the intercooler 44, that is, the measured value of the pressure measuring device 45 is greater than a predetermined value. (Step S150). When the absolute value of the difference between the calculated pressure value at the outlet of the intercooler 44 and the measured value of the pressure measuring device 45 is larger than a predetermined value (step S150: Yes), the control unit 10 causes the air flow meter 42 to malfunction. Is determined (step S170). When the absolute value of the difference between the calculated pressure value at the outlet of the intercooler 44 and the measured value of the pressure measuring device 45 is less than or equal to a predetermined value (step S150: No), the control unit 10 determines the air supply level. It is determined whether or not to move (step S160). In order to improve the determination accuracy, the control unit 10 determines the abnormality of the air flow meter 42 at a plurality of different air flow rate supply levels (n levels). The plurality of different air flow rate supply levels are, for example, air flow rates of 500 NL/min and 1000 NL/min. The control unit 10 determines whether or not the processing with a predetermined number of times, for example, three different air flow rate supply levels is completed. When the control unit 10 determines that the air supply level is not shifted, that is, the processing is completed at all levels (n levels) (step S160: No), the airflow meter 42 determines that the airflow meter 42 is normal (step S180).

以上のように、本実施形態の燃料電池システム１００によれば、制御部１０は、圧力測定器４５により測定された測定圧力値と、エアコンプレッサ４３の下流の圧力推定値とを用いて、エアフロメータ４２が異常であるかを判定する。制御部１０は、エアコンプレッサ４３の下流の圧力算出値と、圧力測定器４５の測定値との差の絶対値が、予め定められた値より大きいならば、エアフロメータ４２が異常であると判定することができる。制御部１０は、エアコンプレッサ４３の下流の圧力算出値と、圧力測定器４５の測定値との差の絶対値が、複数の空気流量供給水準においても予め定められた値以下ならば、エアフロメータ４２は正常であると判定することができる。なお、インタークーラー４４は備えられていなくてもよい。インタークーラー４４が備えられていない場合、インタークーラー４４の圧損分を除いたＫｌｏｓｓ２を用いた圧力算出式Ｐｏｕｔｅｓｔを用いれば、インタークーラー４４の出口圧力算出値と同様に、エアコンプレッサ４３の下流の圧力算出値が求められる。 As described above, according to the fuel cell system 100 of the present embodiment, the control unit 10 uses the measured pressure value measured by the pressure measuring device 45 and the estimated pressure value downstream of the air compressor 43 to control the air flow. It is determined whether the meter 42 is abnormal. If the absolute value of the difference between the calculated pressure value downstream of the air compressor 43 and the measured value of the pressure measuring device 45 is larger than a predetermined value, the control unit 10 determines that the air flow meter 42 is abnormal. can do. If the absolute value of the difference between the pressure calculation value downstream of the air compressor 43 and the measurement value of the pressure measuring device 45 is less than or equal to a predetermined value even at a plurality of air flow rate supply levels, the controller 10 controls the air flow meter. 42 can be determined to be normal. The intercooler 44 may not be provided. When the intercooler 44 is not provided, if the pressure calculation formula Poutest using Kloss2 excluding the pressure loss of the intercooler 44 is used, the calculated pressure value downstream of the air compressor 43 is the same as the calculated outlet pressure value of the intercooler 44. Desired.

Ｂ. 第２実施形態：
第１実施形態のみでは空気流量供給水準が不足する場合は、制御部１０は、燃料電池システム１００の停止時にも同様の異常判定を行う。空気流量供給水準が不足する場合とは、高電圧回路接続後、制御部１０が、燃料電池スタック２０へ空気を供給するまでの時間が短くなる場合や商品性の観点で空気を供給するまでの時間が短くされた場合に、予め定められたｎ通りの空気流量供給水準で、エアフロメータ４２の異常判定処理を実行できなかった場合が該当する。 B. Second embodiment:
If the air flow rate supply level is insufficient in the first embodiment alone, the control unit 10 makes the same abnormality determination even when the fuel cell system 100 is stopped. When the supply level of the air flow rate is insufficient, it means that after the high voltage circuit is connected, the time until the control unit 10 supplies the air to the fuel cell stack 20 becomes short, or the air is supplied from the viewpoint of the commercial property. This corresponds to the case where the abnormality determination process of the air flow meter 42 cannot be executed at the predetermined n air flow rate supply levels when the time is shortened.

図４は、燃料電池システム１００の停止手順を示す。制御部１０は、バイパス弁６０の開度を調整してバイパスライン６００から排気ライン５００を利用した排気管の掃気処理を実施し、掃気の空気流量をエアフロメータ４２の異常検出に定めた複数の水準に順次変更して、燃料電池システム１００の停止時にも同様の判定を行う。高電圧回路遮断前の掃気実行中にエアフロメータ４２の異常検出が可能であり、第１実施形態だけでは空気流量供給水準が不足する場合に、エアフロメータ４２の異常判定の精度低下の抑制となる。 FIG. 4 shows a procedure for stopping the fuel cell system 100. The control unit 10 adjusts the opening degree of the bypass valve 60 to perform the scavenging process of the exhaust pipe using the exhaust line 500 from the bypass line 600, and sets the air flow rate of the scavenging air to a plurality of times determined for the abnormality detection of the air flow meter 42. The level is sequentially changed, and the same determination is performed when the fuel cell system 100 is stopped. It is possible to detect the abnormality of the air flow meter 42 during the scavenging before the interruption of the high voltage circuit, and it is possible to prevent the accuracy of the abnormality determination of the air flow meter 42 from being lowered when the air flow rate supply level is insufficient only in the first embodiment. ..

図５及び図６は、燃料電池システム１００の始動開始から、高電圧回路接続後におけるエアフロメータ４２の異常判定、かつ、燃料電池システム１００の停止時におけるエアフロメータ４２の異常判定を示すフローチャートである。図５に示される処理であるステップＳ２００からステップＳ２７０は、第１実施形態の図３に示されるステップＳ１００からＳ１７０までと同じ処理であることから、説明を省略する。なお、制御部１０は、始動時に、予め定められたｎ個の水準で処理を実行できたか否かを判定し、実行できなかった場合、エアフロメータ４２の異常判定精度を向上させるために、ステップＳ２８０へと処理を進める（ステップＳ２６０：Ｎｏ）。図６は、図５の処理の続きを示すフローチャートである。制御部１０は、燃料電池システム１００が停止しているならば（ステップＳ２８０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２９０へ処理を進める。制御部１０は、燃料電池システム１００が処理を停止していないならば、その後の処理を進めない（ステップＳ２８０：Ｎｏ）。図６におけるステップＳ２９０からステップＳ３５０は、図３におけるステップＳ１２０からステップＳ１８０までと同じ処理であることから、説明を省略する。なお、制御部１０は、予め定められたｎ個の水準で処理を実行した場合であっても、更なる判定精度向上のため、ステップＳ２６０からステップＳ２８０へと処理を進めてもよい。 5 and 6 are flowcharts showing the abnormality determination of the air flow meter 42 after the start of the fuel cell system 100, the connection of the high voltage circuit, and the abnormality determination of the air flow meter 42 when the fuel cell system 100 is stopped. .. Steps S200 to S270, which are the processes shown in FIG. 5, are the same processes as steps S100 to S170 shown in FIG. 3 of the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted. It should be noted that the control unit 10 determines whether or not the processing can be executed at a predetermined n number of levels at the time of starting, and if the processing cannot be executed, in order to improve the abnormality determination accuracy of the air flow meter 42, a step is performed. The process proceeds to S280 (step S260: No). FIG. 6 is a flowchart showing the continuation of the processing of FIG. If the fuel cell system 100 is stopped (step S280: Yes), the controller 10 advances the process to step S290. If the fuel cell system 100 has not stopped the processing, the control unit 10 does not proceed with the subsequent processing (step S280: No). Since steps S290 to S350 in FIG. 6 are the same as steps S120 to S180 in FIG. 3, description thereof will be omitted. Note that the control unit 10 may advance the process from step S260 to step S280 in order to further improve the determination accuracy even when the process is executed at the predetermined n levels.

本開示は、上述の実施形態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 disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features of the embodiment corresponding to the technical features in each mode described in the section of the summary of the invention are to solve some or all of the above problems, or some of the above effects. Alternatively, in order to achieve all, it is possible to appropriately replace or combine. If the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.

１０…制御部、２０…燃料電池スタック、３０…アノードガス系、４０…カソードガス系、４１…エアクリーナ、４２…エアフロメータ、４３…エアコンプレッサ、４４…インタークーラー、４５…圧力測定器、４６…温度センサ、４７…シャットバルブ、４８…吸気配管、５０…排気調圧バルブ、５１…排気配管、６０…バイパス弁、６１…バイパス配管、７０…マフラ、１００…燃料電池システム、４００…吸気ライン、５００…排気ライン、６００…バイパスライン 10... Control part, 20... Fuel cell stack, 30... Anode gas system, 40... Cathode gas system, 41... Air cleaner, 42... Air flow meter, 43... Air compressor, 44... Inter cooler, 45... Pressure measuring device, 46... Temperature Sensor, 47... Shut valve, 48... Intake pipe, 50... Exhaust pressure regulating valve, 51... Exhaust pipe, 60... Bypass valve, 61... Bypass pipe, 70... Muffler, 100... Fuel cell system, 400... Intake line, 500 … Exhaust line, 600… Bypass line

Claims

燃料電池システムであって、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに空気を供給するための吸気配管と、
前記吸気配管上に、前記燃料電池スタックに向かって上流側から順に、空気流量を計測するエアフロメータと、
前記燃料電池スタックに空気を供給するエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの下流に配置される圧力測定器と、
前記燃料電池スタックの入口に配置されるシャットバルブと、
前記燃料電池スタックから空気を排出するための排気配管と、
前記排気配管上に配置される排気調圧バルブと、
前記吸気配管のうち、前記圧力測定器の下流側であって、前記シャットバルブの上流側から、前記排気配管の前記排気調圧バルブの下流側に接続されるバイパス配管と、
前記吸気配管から前記バイパス配管を経由して、前記排気配管へ空気を供給し、前記圧力測定器の測定値と、前記エアフロメータが示す空気流量実測値を用いて算出された前記エアコンプレッサの下流の圧力推定値を用いて、前記エアフロメータが異常であるかを判定する制御部と、を備える燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell stack,
An intake pipe for supplying air to the fuel cell stack;
On the intake pipe, in order from the upstream side toward the fuel cell stack, an air flow meter for measuring the air flow rate,
An air compressor for supplying air to the fuel cell stack,
A pressure measuring device arranged downstream of the air compressor,
A shut valve arranged at the inlet of the fuel cell stack;
An exhaust pipe for exhausting air from the fuel cell stack,
An exhaust pressure regulating valve arranged on the exhaust pipe,
Of the intake pipe, on the downstream side of the pressure measuring device, from the upstream side of the shut valve, a bypass pipe connected to the downstream side of the exhaust pressure regulating valve of the exhaust pipe,
Air is supplied from the intake pipe to the exhaust pipe via the bypass pipe, and the downstream of the air compressor calculated using the measured value of the pressure measuring device and the actual measured air flow rate indicated by the air flow meter. And a control unit that determines whether the air flow meter is abnormal using the estimated pressure value of.