JP5324522B2 - Fuel cell system - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system.
燃料電池には、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソードとを備え、アノードに燃料ガス(例えば水素ガス)を供給し、カソードに酸化剤ガス(例えば酸素を含む空気)を供給すると、電気化学反応により発電を行うものがある。
この燃料電池では、固体高分子電解質膜の含水量が不足すると、イオン抵抗が高くなって、出力が低下するので、良好な発電状態を維持するためには固体高分子電解質膜を適度な湿潤状態に保つ必要がある。
A fuel cell includes an anode and a cathode on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. When a fuel gas (for example, hydrogen gas) is supplied to the anode and an oxidant gas (for example, air containing oxygen) is supplied to the cathode, Some generate electricity by chemical reaction.
In this fuel cell, if the water content of the solid polymer electrolyte membrane is insufficient, the ionic resistance increases and the output decreases. Therefore, in order to maintain a good power generation state, the solid polymer electrolyte membrane should be in an appropriate wet state. Need to keep on.
固体高分子電解質膜の湿度(燃料電池の湿度という場合もある)の不足を防止するために、燃料電池の湿度が低下したことを検知したときに、燃料電池への空気の供給を停止する燃料電池システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池システムでは、燃料電池への空気の供給を停止することで、燃料電池から水分を含む空気が排出されるのを阻止して、燃料電池の湿度がそれ以上低下するのを防止している。 Fuel that stops supplying air to the fuel cell when it detects a decrease in the humidity of the fuel cell in order to prevent a shortage of humidity in the polymer electrolyte membrane (sometimes referred to as fuel cell humidity) A battery system has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this fuel cell system, by stopping the supply of air to the fuel cell, air containing moisture is prevented from being discharged from the fuel cell, and the humidity of the fuel cell is prevented from further decreasing. Yes.
また、燃料電池のカソードから排出される酸化剤オフガスに含まれる水分を回収し、回収した水分を燃料電池に供給する酸化剤ガスに加える加湿器を備えた燃料電池システムの場合には、燃料電池に供給される酸化剤ガスの湿度低下を検知したときに、酸化剤オフガスの流路に設けられた背圧弁を絞って、酸化剤オフガスの圧力を上昇させることによって、酸化剤オフガス中の凝縮水量を増加させ、これにより加湿器における酸化剤ガスへの加湿量を増やし、燃料電池の湿度不足を防止する燃料電池システムも提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In the case of a fuel cell system including a humidifier that collects moisture contained in the oxidant off-gas discharged from the cathode of the fuel cell and adds the collected moisture to the oxidant gas supplied to the fuel cell, The amount of condensed water in the oxidant off-gas is increased by reducing the pressure of the oxidant off-gas by increasing the pressure of the oxidant off-gas by reducing the back pressure valve provided in the oxidant off-gas flow path when the humidity drop of the oxidant gas supplied to the There is also proposed a fuel cell system that increases the amount of humidification to the oxidant gas in the humidifier and prevents the fuel cell from deficient in humidity (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載の燃料電池システムでは、燃料電池への空気の供給を停止してしまうので、燃料電池の運転を継続することができなくなるという課題がある。
一方、特許文献2に記載の燃料電池システムでは、燃料電池の運転を継続しながら燃料電池の湿度不足を防止することはできるものの、背圧弁を絞って酸化剤オフガスの圧力を上昇させるときに、燃料電池への酸化剤ガスの供給量を圧力上昇前の供給量で一定に保つために空気ポンプの負荷(回転数)を増加させるようにしているため、消費電力が増加し、NET出力(正味出力)が低減するという課題がある。
However, the fuel cell system described in
On the other hand, in the fuel cell system described in
そこで、この発明は、エネルギーマネージメント上有利に燃料電池の湿度不足を防止することができる燃料電池システムを提供するものである。 In view of this, the present invention provides a fuel cell system that can advantageously prevent the fuel cell from deficient in humidity in terms of energy management.
この発明に係る燃料電池システムでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項1に係る発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを供給されて発電をする燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池2)と、前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路(例えば、後述する実施例における空気流路4)と、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路(例えば、後述する実施例における空気オフガス流路6)と、前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプ(例えば、後述する実施例における空気ポンプ3)と、前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器(例えば、後述する実施例における加湿器5)と、前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁(例えば、後述する実施例における背圧弁7)と、前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサ(例えば、後述する実施例における空気オフガス温度センサ23、冷却水温度センサ24)と、前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部(例えば、後述する実施例における電子制御装置40)と、を備え、前記制御部は、前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を低下させて酸化剤ガス供給量を低下させることを特徴とする燃料電池システム(例えば、後述する実施例における燃料電池システム1)である。
The fuel cell system according to the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The invention according to
請求項2に係る発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを供給されて発電をする燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池2)と、前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路(例えば、後述する実施例における空気流路4)と、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路(例えば、後述する実施例における空気オフガス流路6)と、前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプ(例えば、後述する実施例における空気ポンプ3)と、前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器(例えば、後述する実施例における加湿器5)と、前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁(例えば、後述する実施例における背圧弁7)と、前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサ(例えば、後述する実施例における空気オフガス温度センサ23、冷却水温度センサ24)と、前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部(例えば、後述する実施例における電子制御装置40)と、を備え、前記制御部は、前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を増加させることなく、前記背圧弁の開度を小さくして酸化剤ガスの圧力を上昇させることを特徴とする燃料電池システム(例えば、後述する実施例における燃料電池システム1)である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell (for example, a
請求項3に係る発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを供給されて発電をする燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池2)と、前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路(例えば、後述する実施例における空気流路4)と、前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路(例えば、後述する実施例における空気オフガス流路6)と、前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプ(例えば、後述する実施例における空気ポンプ3)と、前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器(例えば、後述する実施例における加湿器5)と、前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁(例えば、後述する実施例における背圧弁7)と、前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサ(例えば、後述する実施例における空気オフガス温度センサ23、冷却水温度センサ24)と、前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部(例えば、後述する実施例における電子制御装置40)と、を備え、前記制御部は、前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を低下させて酸化剤ガス供給量を低下させるとともに、前記背圧弁の開度を小さくして酸化剤ガスの圧力を上昇させることを特徴とする燃料電池システム(例えば、後述する実施例における燃料電池システム1)である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell (for example, a
請求項1に係る発明によれば、酸化剤ガス供給量を低下させると、加湿器で加湿された酸化剤ガスの湿度を高くすることができ、また、酸化剤ガス供給量を低下させると、酸化剤ガスが燃料電池のカソード(あるいは固体高分子電解質膜)から奪う水分の量を減らすことができ、これらの相乗効果で燃料電池(固体高分子電解質膜)の湿度を回復することができ、燃料電池の出力を増大させることができる。
また、酸化剤ガス供給量を低下させるように前記酸化剤ポンプの出力を低下させる制御をするだけであるので、酸化剤ポンプの負荷を低減するだけで燃料電池の出力を増大することができ、エネルギーマネージメント上有利となる。
According to the invention of
Further, since only the control to reduce the output of the oxidant pump so as to reduce the supply amount of the oxidant gas, the output of the fuel cell can be increased only by reducing the load of the oxidant pump, This is advantageous for energy management.
請求項2に係る発明によれば、燃料電池での酸化剤ガスの圧力を上昇させると、酸化剤オフガス中の凝縮水量を増大させることができるので、加湿器における酸化剤ガスへの加湿量を増やすことができ、湿度の高い酸化剤ガスを燃料電池に供給することができるので、燃料電池(固体高分子電解質膜)の湿度を回復することができ、燃料電池の出力を増大させることができる。
また、酸化剤ポンプの出力を増加させないので、エネルギーマネージメント上有利となる。
According to the second aspect of the present invention, if the pressure of the oxidant gas in the fuel cell is increased, the amount of condensed water in the oxidant off-gas can be increased. Since it is possible to increase the amount of oxidant gas with high humidity, the humidity of the fuel cell (solid polymer electrolyte membrane) can be recovered and the output of the fuel cell can be increased. .
Further, since the output of the oxidant pump is not increased, it is advantageous in energy management.
請求項3に係る発明によれば、燃料電池での酸化剤ガスの圧力を上昇させると、酸化剤オフガス中の凝縮水量を増大させることができるので、加湿器における酸化剤ガスへの加湿量を増やすことができ、且つ、酸化剤ガス供給量を低下するので、加湿器で加湿された酸化剤ガスの湿度を高くすることができ、また、酸化剤ガス供給量を低下すると、酸化剤ガスが燃料電池のカソード(あるいは固体高分子電解質膜)から奪う水分の量を減らすことができるので、これらの相乗効果で燃料電池(固体高分子電解質膜)の湿度を回復することができ、燃料電池の出力を増大させることができる。
また、酸化剤ポンプの出力を低下させて酸化剤ガス供給量を低下させるとともに、背圧弁の開度を小さくして前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を上昇させるので、酸化剤ポンプの負荷を低減しながら燃料電池の出力を増大させることができ、その結果、燃料電池のNET出力を増大することができるので、エネルギーマネージメント上有利となる。
According to the third aspect of the invention, when the pressure of the oxidant gas in the fuel cell is increased, the amount of condensed water in the oxidant off-gas can be increased. Since the oxidant gas supply amount can be increased and the oxidant gas supply amount is reduced, the humidity of the oxidant gas humidified by the humidifier can be increased, and when the oxidant gas supply amount is reduced, the oxidant gas is reduced. Since the amount of moisture taken from the cathode (or solid polymer electrolyte membrane) of the fuel cell can be reduced, the synergistic effect of these can recover the humidity of the fuel cell (solid polymer electrolyte membrane), The output can be increased.
In addition, the output of the oxidant pump is reduced to reduce the supply amount of the oxidant gas, and the back pressure valve opening is reduced to increase the pressure of the oxidant gas in the fuel cell. As a result, the output of the fuel cell can be increased while the NET output is reduced. As a result, the NET output of the fuel cell can be increased, which is advantageous in terms of energy management.
以下、この発明に係る燃料電池システムの実施例を図1から図8の図面を参照して説明する。なお、この実施例における燃料電池システムは、燃料電池で発電した電気で駆動モータを動作させ走行する燃料電池車両に搭載された態様である。 Embodiments of a fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. Note that the fuel cell system in this embodiment is a mode mounted on a fuel cell vehicle that travels by operating a drive motor with electricity generated by the fuel cell.
図1は、この実施例における燃料電池システム1の概略構成を示した図である。
燃料電池2は、反応ガスを化学反応させて電力を得るタイプのもので、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側にアノードガス流路とカソードガス流路を備えてなるセルを複数積層しFCスタックとして構成されており、アノードガス流路に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソードガス流路に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。カソード側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜を透過してアノード側に逆拡散するため、アノード側にも生成水が存在する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
The
酸化剤ガスとしての空気は空気ポンプ3により所定圧力に加圧され、空気流路(酸化剤ガス流路)4を通って燃料電池2のカソードに供給される。空気ポンプ3は電気モータを駆動源としており、前記電気モータは燃料電池2が発電した電気によって駆動される。なお、燃料電池2が発電した電気は図示しないバッテリに蓄電可能とされており、前記電気モータはバッテリから供給される電気によっても駆動可能となっている。
燃料電池2に供給された空気は発電に供された後、燃料電池2からカソード側の生成水と共に空気オフガス(酸化剤オフガス)として排出され、空気オフガス流路(酸化剤オフガス流路)6を通って希釈器8に導かれる。
Air as the oxidant gas is pressurized to a predetermined pressure by the air pump 3 and supplied to the cathode of the
After the air supplied to the
空気流路4と空気オフガス流路6の途中には、例えば水透過膜を備えた加湿器5が設けられている。図2は加湿器5の作用を模式的に表した図であり、水透過膜5aを間に挟んで燃料電池2のカソードに供給される空気(図2で供給空気と表示)と燃料電池2から排出された空気オフガスを流通させることにより、空気オフガスに含まれる水分が水透過膜5aを透過して供給空気側に移動し、燃料電池2に供給される空気が加湿される。つまり、空気ポンプ3から送給された空気は加湿器5で加湿されて燃料電池2に供給され、燃料電池2から排出された空気オフガスは加湿器5で除湿されて希釈器8に送給される。換言すると、加湿器5は、空気オフガス流路6から空気流路4へ水分を移動させる手段である。
加湿器5より下流の空気オフガス流路6には、燃料電池2のカソードにおける空気圧力を調整するための背圧弁7が設けられている。
In the middle of the
A
一方、燃料ガスとしての水素ガスは、高圧の水素タンク10から燃料ガス流路11を通って燃料電池2のアノードに供給される。燃料ガス流路11には、上流側から順に、遮断弁12、レギュレータ13、エゼクタ14が設けられている。
レギュレータ13は、燃料電池2に供給される空気の圧力(すなわち、カソード圧力)を信号圧として、水素タンク10から供給される高圧の水素ガスを、前記信号圧よりも所定圧力だけ高い圧力となるように調圧(減圧)するものであり、レギュレータ13により調圧された水素ガスが燃料電池2のアノードに供給される。これにより、燃料電池2のカソードとアノードの間の極間差圧が所定の圧力に保持される。そして、前記信号圧をレギュレータ13に導くために、加湿器5の上流側の空気流路4から分岐した導圧路15がレギュレータ13に接続されている。なお、符号16は導圧路15に設けられたリリーフ弁である。
On the other hand, hydrogen gas as fuel gas is supplied from the high-
The
燃料電池2で消費されなかった未反応の水素ガスは、燃料電池2から燃料オフガスとして排出され、燃料オフガス流路17を通ってエゼクタ14に吸引され、水素タンク10から供給される新鮮な水素ガスと合流し再び燃料電池2のアノードに供給される。すなわち、この燃料電池システム1では、燃料電池2から排出される水素ガスが燃料ガスとして循環利用される。
燃料オフガス流路17には、水素オフガスに含まれる凝縮水を捕集するキャッチタンク18が設けられており、エゼクタ14には凝縮水を除去された水素ガスが供給されるようになっている。このキャッチタンク18で捕集された水は排水路19を介して希釈器8に排出可能とされており、キャッチタンク18に所定量の水が溜まると排水路19に設けられた排水弁20が開いて希釈器8に排出されるようになっている。
また、キャッチタンク18よりも下流の燃料オフガス流路17からは、排出弁21を備えたパージ流路22が分岐している。排出弁21は燃料電池2の発電時においては通常は閉じており、所定の条件が満たされたときに開いて燃料オフガスを希釈器8へ排出する。
そして、希釈器8において、燃料オフガスは背圧弁7から排出される空気オフガスによって希釈され、希釈器8から排出される。
Unreacted hydrogen gas that has not been consumed in the
The fuel off-
Further, a
In the
また、燃料電池2は内部に冷却通路を備えており、この冷却通路に冷却水を流通させることによって燃料電池2から熱を奪い、発電に伴う発熱で燃料電池2が所定の上限温度を越えないよう冷却している。この冷却水は燃料電池2と冷却装置30との間で循環するようになっている。
冷却装置30は、ラジエタ31と、ラジエタ31の出口と燃料電池2の冷却通路入口とを接続する冷却水供給流路32と、燃料電池2の冷却水出口とラジエタ31の入口とを接続する冷却水戻り流路33と、冷却水供給流路32の途中に設けられた冷却水ポンプ34と、ラジエタ31をバイパスして冷却水供給流路32と冷却水戻り流路33とを接続するバイパス流路35と、冷却水をラジエタ31とバイパス流路35のいずれに流すかを選択する切替弁36とを備えて構成されている。
Further, the
The
冷却水は冷却水ポンプ34によって昇圧されて燃料電池2の冷却通路に供給され、燃料電池2との熱交換によって暖められた冷却水は燃料電池2から排出されて冷却水戻り流路33を通り、ラジエタ31に送られる。ラジエタ31において外部に放熱することにより冷却された冷却水は、冷却水供給流路32を通って冷却水ポンプ34に戻り、再び冷却水ポンプ34で昇圧されて燃料電池2に供給される。また、燃料電池2の温度を上げたいときには、切替弁36を切り替えて、冷却水をラジエタ31をバイパスさせてバイパス流路35に流通させることにより、ラジエタ31からの放熱を禁止する。
The cooling water is boosted by a cooling
また、加湿器5よりも上流側の空気流路4には、空気ポンプ3から加湿器5に供給される空気の温度を検出する加湿器入口ガス温度センサ23が設けられ、冷却水戻り流路33には燃料電池2から排出された冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ24が設けられている。なお、この冷却水温度センサ24で検出される冷却水温度は燃料電池2の内部温度にほぼ等しい。さらに、この燃料電池システム1は、燃料電池2から取り出される取出電流を検出する電流計25を備えている。これら温度センサ23,24と電流計25は検出値に応じた電気信号を電子制御装置(以下、ECUと略す)40に出力する。
The
ECU40は、燃料電池自動車の運転状態に応じて燃料電池2に要求される出力を算出し、この要求出力に応じた目標空気流量と目標空気圧力を算出して、目標空気圧力で目標空気流量の空気が燃料電池2のカソードに供給されるように、空気ポンプ3の負荷(回転数)制御と背圧弁7の開度制御を行う。
The
さらに、この燃料電池システム1においては、ECU40は、温度センサ23,24で検出した温度情報と、電流計25で検出した取出電流情報に基づいて、燃料電池2内の湿度が所定値よりも低下しているか否かを判定し、燃料電池2内の湿度が所定値よりも低下していないと判断した場合には通常モードの目標空気流量および目標空気圧力による通常モード制御を行い、燃料電池2内の湿度が所定値よりも低下していると判断した場合には高温モードの目標空気流量および目標空気圧力による高温モード制御を行うことで、湿度の回復(上昇)を図り、高温時の発電性能の向上を図る。
Further, in the
ここで、燃料電池2の高温化により低下した燃料電池2内の湿度を高める方法について考察する。
第1の方法は、背圧弁7の開度を絞る方法である。背圧弁7の開度を絞ると、燃料電池2に供給される空気の圧力、および、燃料電池2から排出される空気オフガスの圧力が上昇し、いずれも水分が凝縮し易くなって、凝縮水が増える(図4(A)参照)。空気オフガス中の凝縮水が増えると、加湿器5において空気オフガスから空気側へ移動する水の量が多くなり、その結果、燃料電池2に供給される空気の湿度を高めることができる(図4(B)参照)。そして、この湿度の高い空気が燃料電池2のカソードに供給されるようになり、しかも、この空気の圧力も高く凝縮し易いので、空気とともに燃料電池2のカソードに供給された凝縮水がカソードを湿潤させるとともに、空気中の水分がカソードにおいて凝縮してカソードを湿潤させる。これにより、燃料電池2のカソードの湿度を回復することができ、すなわち、燃料電池2の湿度を回復することができる。そして、燃料電池2の湿度が回復することによって、燃料電池2の電圧が増大し、出力を増大させることができる。
Here, a method for increasing the humidity in the
The first method is a method of reducing the opening degree of the
ただし、前述した従来技術のように、背圧弁7の開度を絞ったときに、燃料電池2に供給される空気の流量を背圧弁7の開度制御を絞る前と同じにするために空気ポンプ3の負荷(回転数)を増大すると、空気ポンプ3での消費電力が増大し、せっかく燃料電池2の出力が増大しても、NET出力の増大を低減させてしまう。これは、エネルギーマネージメント上、不利である。
したがって、背圧弁7の開度を絞るときには、空気ポンプ3への供給電力を増加させないように制御する。
However, as in the prior art described above, when the opening of the
Therefore, when the opening degree of the
第2の方法は、燃料電池2のカソ−ドへの空気の供給量を減らす方法である。空気オフガスの湿度が一定で、加湿器5において空気オフガスから空気側に移動する水の量(換言すると、空気が受け取る凝縮水の量)が一定である場合で比較すると、図3に示すように、燃料電池2に供給する空気の流量が小さい方が大きい方よりも燃料電池2に供給される空気の湿度を高めることができ、加湿割合が大きくなる。また、燃料電池2に供給する空気の流量が小さいと、該空気が燃料電池2のカソ−ドから奪っていく水分量が少なくなり、これはカソードの湿度を増大させる方向に作用する。これにより、燃料電池2のカソードの湿度を回復することができ、すなわち、燃料電池2内の湿度を回復することができる(図4(C)参照)。そして、燃料電池2の湿度が回復することによって、燃料電池2の電圧が増大し、出力を増大させることができる。
The second method is a method for reducing the amount of air supplied to the cathode of the
よって、この燃料電池システム1において、燃料電池2の高温化により低下した燃料電池2内の湿度を回復する処理(湿度回復処理)としては、次の(A)〜(C)に記載する制御のうちいずれか1つを実行することとする。
(A)燃料電池2への空気流量を低下させるように空気ポンプ3を制御する。換言すると、空気ポンプ3の出力を低下させて空気流量を低下させる。これは請求項1に係る発明に対応する。
(B)空気ポンプ3への供給電力を増加させることなく、燃料電池2のカソードの空気圧力を上昇させるように背圧弁7を制御する。換言すると、空気ポンプ3の出力を増加させることなく、背圧弁7の開度を小さくして空気圧力を上昇させる。これは請求項2に係る発明に対応する。
(C)燃料電池2への空気流量を低下させるように空気ポンプ3を制御するとともに、燃料電池2のカソードの空気圧力を上昇させるように背圧弁7を制御する。換言すると、空気ポンプ3の出力を低下させて空気流量を低下させるとともに、背圧弁7の開度を小さくして空気圧力を上昇させる。これは請求項3に係る発明に対応する。
Therefore, in this
(A) The air pump 3 is controlled so as to reduce the air flow rate to the
(B) The
(C) The air pump 3 is controlled so as to decrease the air flow rate to the
上記(A)のように制御すると、燃料電池2への空気流量を低下させることで、前述したように、加湿器5での空気に対する加湿割合が大きくなるので、燃料電池2に供給される空気の湿度を高めることができ、また、空気流量を低下させると、空気が燃料電池2のカソードから奪う水分量を減らすことができ、これらの相乗効果で燃料電池2の湿度を回復させることができ、燃料電池2の出力を増大させることができる。また、上記(A)の制御では、空気流量を低下させるように空気ポンプ3の出力を制御するだけであるので、空気ポンプ3の負荷を低減するだけで燃料電池2の出力を増大することができ、その結果、燃料電池2のNET出力を増大することができるので、エネルギーマネージメント上有利となる。
When the control is performed as in (A) above, the air flow rate to the
上記(B)のように制御すると、燃料電池2のカソードの空気圧力を上昇させることで、空気オフガス中の凝縮水量を増大させることができるので、加湿器5において空気への加湿量を増やすことができ、湿度の高い空気を燃料電池2のカソードに供給することができ、また、カソードに空気とともに供給される凝縮水、およびカソードに供給された空気中の水分がカソードにおいて凝縮して生じた凝縮水がカソードを湿潤させるので、燃料電池2の湿度を回復させることができ、燃料電池2の出力を増大させることができる。また、上記(B)の制御では、空気ポンプ3の出力を増加させないので、燃料電池2のNET出力を増大することができ、エネルギーマネージメント上有利となる。
When the control is performed as in (B) above, the amount of condensed water in the air off-gas can be increased by increasing the air pressure at the cathode of the
上記(C)のように制御すると、燃料電池2への空気流量を低下させることで、加湿器5での空気に対する加湿割合が大きくなるので、燃料電池2に供給される空気の湿度を高めることができ、また、空気流量を低下させると、空気が燃料電池のカソードから奪う水分量を減らすことができ、さらに、燃料電池2のカソードの空気圧力を上昇させることで、空気オフガス中の凝縮水量を増大させて、加湿器5において空気への加湿量を増やすことができ、湿度の高い空気を燃料電池2のカソードに供給することができ、カソードに空気とともに供給される凝縮水、および空気中の水分がカソードにおいて凝縮して生じた凝縮水がカソードを湿潤させるので、燃料電池2の湿度を回復させることができ、燃料電池2の出力を増大させることができる。また、上記(C)の制御では、背圧弁7の開度を小さくして燃料電池2のカソードの空気圧力を上昇させるが、これと同時に空気ポンプ3の出力を低下させて燃料電池2への空気流量を低下させるので、空気ポンプ3の負荷を低減しながら燃料電池2の出力を増大させることができ、その結果、燃料電池2のNET出力を増大することができるので、エネルギーマネージメント上有利となる。
When the control is performed as in (C) above, the air flow rate to the
次に、前記(C)の制御の具体例を図5に示すフローチャートと図8に示すタイムチャートを参照して説明する。
まず、ステップS101において、乾燥判定フラグが1か否かを判定する。なお、乾燥判定フラグは初期値を0に設定されている。
ステップS101における判定結果が「NO」(≠1)である場合には、ステップS102に進み、乾燥判定フラグを0に設定するとともに、乾燥判定確定中カウンタをリセットして、ステップS103へ進む。
ステップS103において、燃料電池2の負荷に応じた通常モード時における目標空気圧力を例えばマップ(図示略)を参照して算出する。
次に、ステップS104に進み、燃料電池2の現在の負荷に応じた通常モード時における目標空気流量を例えばマップ(図示略)を参照して算出する。
Next, a specific example of the control (C) will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 5 and a time chart shown in FIG.
First, in step S101, it is determined whether or not the drying determination flag is 1. The initial value of the drying determination flag is set to 0.
If the determination result in step S101 is “NO” (≠ 1), the process proceeds to step S102, the drying determination flag is set to 0, the dry determination finalizing counter is reset, and the process proceeds to step S103.
In step S103, the target air pressure in the normal mode according to the load of the
Next, proceeding to step S104, the target air flow rate in the normal mode according to the current load of the
次に、ステップS105に進み、燃料電池2の現在の負荷に応じた加湿特性マップを選択する。出願人は、空気ポンプ3から加湿器5に供給される空気の温度(以下、加湿器入口空気温度という)と、燃料電池2から排出される冷却水の温度(以下、冷却水出口温度という)と、燃料電池2のカソードの空気の湿度(以下、カソード湿度と略す)との間に一定の相関関係があること、および、その相関関係は燃料電池2の負荷状態(取出電流I)によって異なることを知見として得ている。そこで、予め実験を行い、燃料電池2の負荷毎に、図6に例示するように、加湿器入口空気温度と冷却水出口温度とカソード湿度の関係をマップ化し、加湿特性マップとして用意しておく。ステップS105では、用意された負荷毎の加湿特性マップから、燃料電池2の現在の負荷に対応する加湿特性マップを選択する。
次に、ステップS106に進み、選択された加湿特性マップを参照して、冷却水温度センサ24で検出された冷却水温度と、加湿器入口ガス温度センサ23により検出された供給空気の温度に基づいて、燃料電池2のカソード湿度A1を算出する。
Next, it progresses to step S105 and the humidification characteristic map according to the present load of the
Next, the process proceeds to step S106, with reference to the selected humidification characteristic map, based on the cooling water temperature detected by the cooling
次に、ステップS107に進み、燃料電池2の負荷に応じたカソード乾燥判定値A2を算出する。ここで、カソード乾燥判定値A2は、カソード湿度A1がこのカソード乾燥判定値A2を下回ったときには、燃料電池2のカソードが乾燥気味であると判定するための湿度閾値であり、燃料電池2の負荷状態によって変わる変数である。なお、燃料電池2の負荷は、電流計25によって検出される取出電流Iで判断する。
Next, the process proceeds to step S107, and the cathode drying determination value A2 corresponding to the load of the
図7は、カソード乾燥判定値(湿度値)A2をマップを用いて算出する場合のマップ例を示したものである。図7(A)は乾燥判定初期設定値A21を算出するマップであり、図7(B)は乾燥判定加算レートA22を算出するマップである。
乾燥判定初期設定値A21は、通常モードの運転に入った当初、あるいは、通常モードから高温モードに切り替わったときに、その時点の燃料電池2からの取出電流Iに基づき、図7(A)に示す乾燥判定初期設定値マップを参照して設定される。なお、図7(A)に示す乾燥判定初期設定値マップでは、取出電流値Iが大きくなるほど乾燥判定初期設定値A21は大きい値に設定される。
FIG. 7 shows a map example when the cathode drying determination value (humidity value) A2 is calculated using a map. FIG. 7A is a map for calculating the drying determination initial setting value A 21 , and FIG. 7B is a map for calculating the drying determination addition rate A 22 .
The dry determination initial setting value A 21 is based on the current I taken out from the
乾燥判定加算レートA22は、乾燥判定初期設定値A21設定後、燃料電池2の温度が予め設定された所定温度T1を越えたときに乾燥判定初期設定値A21に加算されるものであり、その時点における取出電流Iに基づき、図7(B)に示す乾燥判定加算レートマップを参照して設定される。なお、図7(B)に示す乾燥判定加算レートマップでは、取出電流Iが大きくなるほど乾燥判定加算レートA22は大きい値に設定される。
The drying determination addition rate A 22 is added to the drying determination initial setting value A 21 when the temperature of the
カソード乾燥判定値A2は、乾燥判定初期設定値A21に乾燥判定加算レートA22を加算して算出され、乾燥判定加算レートA22は加算され続け、つまり積算されていく。そして、通常モードから高温モードに切り替わったときに、乾燥判定加算レートA22の積算はリセットされ、乾燥判定初期設定値A21の再設定が行われる。また、高温モードの間は乾燥判定加算レートA22の積算は行われない。 The cathode dry judgment value A2 is dried determined initial set value A 21 dry judgment addition rate A 22 is calculated by adding the dry determination addition rate A 22 continues to be added, i.e. will be accumulated. Then, when switching from the normal mode to the high temperature mode, the integration of the drying determination addition rate A 22 is reset, and the drying determination initial setting value A 21 is reset. Also, during the high temperature mode it is not performed integrated drying determination the addition rate A 22.
次に、ステップS107からステップS108に進み、ステップS106において算出したカソード湿度A1が、ステップS107において算出したカソード乾燥判定値A2よりも小さいか否かを判定する。
ステップS108における判定結果が「NO」(A1≧A2)である場合には、燃料電池2のカソードの湿度は適正であると判定して、ステップS109に進み、燃料電池2のアノードにおける空気の目標圧力(目標空気圧力)をステップS103において算出した通常モードにおける目標空気圧力に設定し、該目標空気圧力となるように背圧弁7の開度制御を実行する。
さらに、ステップS110に進み、燃料電池2に供給する空気の目標流量(目標空気流量)をステップS104において算出した通常モードにおける目標空気流量に設定し、該目標空気流量となるように空気ポンプ3の回転数制御を実行し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
Next, the process proceeds from step S107 to step S108, and it is determined whether or not the cathode humidity A1 calculated in step S106 is smaller than the cathode drying determination value A2 calculated in step S107.
If the determination result in step S108 is “NO” (A1 ≧ A2), it is determined that the humidity of the cathode of the
In step S110, the target flow rate of air supplied to the fuel cell 2 (target air flow rate) is set to the target air flow rate in the normal mode calculated in step S104, and the air pump 3 is set to the target air flow rate. The rotational speed control is executed, and the execution of this routine is temporarily terminated.
一方、ステップS108における判定結果が「YES」(A1<A2)である場合には、燃料電池2のカソードの湿度が不足気味であると判定して、ステップS111に進み、目標空気圧力を燃料電池2の負荷に応じた高温モードにおける目標空気圧力に設定し、該目標空気圧力となるように背圧弁7の開度制御を実行する。ここで、燃料電池2の負荷に応じた高温モードにおける目標空気圧力は、燃料電池2の負荷に応じた通常モードにおける目標空気圧力よりも所定圧力だけ大きい値に設定される。このときの前記所定圧力は燃料電池2の負荷にかかわらず一定値としてもよいし、燃料電池2の負荷に応じて変わる変数としてもよい。
On the other hand, if the determination result in step S108 is “YES” (A1 <A2), it is determined that the humidity of the cathode of the
さらに、ステップS112に進み、目標空気流量を燃料電池2の負荷に応じた高温モードにおける目標空気流量に設定し、該目標空気流量となるように空気ポンプ3の回転数制御を実行する。ここで、燃料電池2の負荷に応じた高温モードにおける目標空気流量は、燃料電池2の負荷に応じた通常モードにおける目標空気流量よりも所定量だけ小さい値に設定される。このときの前記所定量は燃料電池2の負荷にかかわらず一定値としてもよいし、燃料電池2の負荷に応じて変わる変数としてもよい。
次に、ステップS113に進み、乾燥判定フラグを1に設定し、さらに、ステップS114に進んで、乾燥判定確定中カウンタに1を加算して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
Furthermore, it progresses to step S112, the target air flow rate is set to the target air flow rate in the high temperature mode according to the load of the
Next, the process proceeds to step S113, the drying determination flag is set to 1. Further, the process proceeds to step S114, 1 is added to the dry determination finalizing counter, and the execution of this routine is temporarily ended.
ステップS113において乾燥判定フラグが1に設定されると、次にこのルーチンを実行したときにはステップS101において肯定判定されるので、ステップS101からステップS115に進み、乾燥判定確定中カウンタが規定カウント以上か否かを判定する。 If the drying determination flag is set to 1 in step S113, the next time this routine is executed, an affirmative determination is made in step S101. Therefore, the process proceeds from step S101 to step S115, and whether or not the dry determination finalizing counter is greater than or equal to the specified count. Determine whether.
ステップS115における判定結果が「NO」(規定カウント未満)である場合には、ステップS111に進む。すなわち、乾燥判定確定中カウンタが規定カウントに達するまで、ステップS111〜S114の処理を繰り返し、高温モードの目標空気圧力および目標空気流量による供給空気制御(高温モード制御)を継続する。 If the determination result in step S115 is “NO” (less than the specified count), the process proceeds to step S111. That is, the processes in steps S111 to S114 are repeated until the dry determination finalizing counter reaches the predetermined count, and the supply air control (high temperature mode control) based on the target air pressure and the target air flow rate in the high temperature mode is continued.
一方、ステップS115における判定結果が「YES」(規定カウント以上)である場合には、ステップS102に進み、乾燥判定フラグを0に設定するとともに、乾燥判定確定中カウンタをリセットする。つまり、乾燥判定確定中カウンタが規定カウントに達した場合には、高温モード制御を一旦終了して、通常モードにおける目標空気圧力および目標空気流量による供給空気制御(通常モード制御)に切り替える。 On the other hand, if the determination result in step S115 is “YES” (more than the specified count), the process proceeds to step S102, the drying determination flag is set to 0, and the dry determination finalizing counter is reset. That is, when the dry determination finalizing counter reaches the specified count, the high-temperature mode control is temporarily terminated and switched to supply air control (normal mode control) based on the target air pressure and target air flow rate in the normal mode.
図8に示すタイムチャートは、上述のように供給空気制御を行った場合の一例である。
通常モード制御が行われているときであって、冷却水の温度が所定温度T1で一定の間(図8において時間t1まで)は、カソード湿度A1はほぼ一定であり、また、カソード乾燥判定値A2も一定であって、カソード湿度A1はカソード乾燥判定値A2よりも大きい。つまり、燃料電池2のカソードは十分な湿度に保たれている。
The time chart shown in FIG. 8 is an example when the supply air control is performed as described above.
When the normal mode control is performed and the temperature of the cooling water is constant at the predetermined temperature T1 (until time t1 in FIG. 8), the cathode humidity A1 is substantially constant, and the cathode drying determination value A2 is also constant, and the cathode humidity A1 is larger than the cathode drying determination value A2. That is, the cathode of the
時間t1を過ぎて、冷却水の温度が所定温度T1を上回り、温度上昇が続くと、燃料電池2の温度上昇に伴いカソード湿度A1が徐々に低下していく。一方、カソード乾燥判定値A2は、燃料電池2の温度が所定温度T1を越えたときから乾燥判定加算レートA22の積算が開始されることによって、徐々に増大していく。
When the temperature of the cooling water exceeds the predetermined temperature T1 after the time t1 and the temperature rise continues, the cathode humidity A1 gradually decreases as the temperature of the
そして、時間t2においてカソード湿度A1がカソード乾燥判定値A2よりも下回ったときに、通常モード制御から高温モード制御に切り替わる。高温モード制御に入ると、背圧弁7の開度が絞られることにより燃料電池2のカソード圧力が通常モード時よりも高くなり、空気ポンプ3の回転数が低減されることにより燃料電池2に供給される空気流量が通常モード時よりも低減する。
一方、カソード乾燥判定値A2は、通常モードから高温モードに切り替わった直後に乾燥判定加算レートA22の積算値がリセットされ、乾燥判定初期設定値A21が再設定されるので、即座に低減する。
When the cathode humidity A1 falls below the cathode drying determination value A2 at time t2, the normal mode control is switched to the high temperature mode control. When the high temperature mode control is entered, the cathode pressure of the
On the other hand, the cathode dried determination value A2 is the integrated value of the dry determination addition rate A 22 immediately after switching from the normal mode to the high temperature mode is reset, dried determined initial set value A 21 is because it is re-set to reduce immediately .
また、燃料電池2の冷却水温度は高温モード制御に入っても低下せず、通常モード制御時における冷却水温度の最大値を越えてしまうが、燃料電池2のカソード圧力が通常モード時よりも高くなり、燃料電池2に供給される空気流量が通常モード時よりも低減したことによって、カソード湿度A1は回復し、カソード乾燥判定値A2よりも上回るようになる。
Further, the cooling water temperature of the
なお、前述した実施例では、冷却水の温度と加湿器入口の空気温度に基づいてカソード湿度A1を算出し、このカソード湿度A1がカソード乾燥判定値A2よりも下回るという条件を満たした場合に、燃料電池2のカソードが湿度不足気味であると判定し、湿度回復処理として前述した(C)の制御を実行したが、湿度回復処理は(C)の制御に限るものではなく、前述した(A)または(B)の制御であってもよい。
In the embodiment described above, the cathode humidity A1 is calculated based on the temperature of the cooling water and the air temperature at the inlet of the humidifier, and when the condition that the cathode humidity A1 is lower than the cathode drying determination value A2 is satisfied, It is determined that the cathode of the
1 燃料電池システム
2 燃料電池
3 空気ポンプ(酸化剤ポンプ)
4 空気流路(酸化剤ガス流路)
5 加湿器
6 空気オフガス流路(酸化剤オフガス流路)
7 背圧弁
23 加湿器入口ガス温度センサ(温度センサ)
24 冷却水温度センサ(温度センサ)
40 電子制御装置(制御部)
1
4 Air channel (oxidant gas channel)
5
7 Back
24 Cooling water temperature sensor (temperature sensor)
40 Electronic control unit (control unit)
Claims (3)
前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路と、
前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプと、
前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器と、
前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁と、
前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、
前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、
前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を低下させて酸化剤ガス供給量を低下させることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that is supplied with an oxidant gas and a fuel gas to generate electricity;
An oxidant gas flow path for flowing an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant off-gas flow path for circulating an oxidant gas discharged from the fuel cell;
An oxidant pump that is disposed in the oxidant gas flow path and sends an oxidant gas to the fuel cell;
A humidifier that moves moisture from the oxidant off-gas channel to the oxidant gas channel;
A back pressure valve arranged in the oxidant off-gas flow path to adjust the pressure of the oxidant gas in the fuel cell;
A temperature sensor for detecting a temperature related to the temperature of the fuel cell;
A controller that controls the oxidant pump and the back pressure valve based on temperature information detected by the temperature sensor;
The controller is
Repetitively obtaining a humidification state value from the coolant temperature of the fuel cell detected by the temperature sensor and the inlet gas temperature of the humidifier,
The dryness determination value set according to the load state of the fuel cell is set by adding to the previously set value for each repetition,
When the humidification state value is smaller than the drying determination value , it is determined that the inside of the fuel cell is insufficiently humidified, and the output of the oxidant pump is reduced to reduce the oxidant gas supply amount. .
前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路と、
前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプと、
前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器と、
前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁と、
前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、
前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、
前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を増加させることなく、前記背圧弁の開度を小さくして酸化剤ガスの圧力を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that is supplied with an oxidant gas and a fuel gas to generate electricity;
An oxidant gas flow path for flowing an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant off-gas flow path for circulating an oxidant gas discharged from the fuel cell;
An oxidant pump that is disposed in the oxidant gas flow path and sends an oxidant gas to the fuel cell;
A humidifier that moves moisture from the oxidant off-gas channel to the oxidant gas channel;
A back pressure valve arranged in the oxidant off-gas flow path to adjust the pressure of the oxidant gas in the fuel cell;
A temperature sensor for detecting a temperature related to the temperature of the fuel cell;
A controller that controls the oxidant pump and the back pressure valve based on temperature information detected by the temperature sensor;
The controller is
Repetitively obtaining a humidification state value from the coolant temperature of the fuel cell detected by the temperature sensor and the inlet gas temperature of the humidifier,
The dryness determination value set according to the load state of the fuel cell is set by adding to the previously set value for each repetition,
When the humidification state value is smaller than the drying determination value , it is determined that the inside of the fuel cell is insufficiently humidified, and without increasing the output of the oxidant pump, the opening of the back pressure valve is reduced to reduce the amount of oxidant gas. A fuel cell system characterized by increasing pressure.
前記燃料電池への酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路と、
前記燃料電池から排出される酸化剤ガスを流通させる酸化剤オフガス流路と、
前記酸化剤ガス流路に配置され前記燃料電池へ酸化剤ガスを送り込む酸化剤ポンプと、
前記酸化剤オフガス流路から前記酸化剤ガス流路へ水分を移動させる加湿器と、
前記酸化剤オフガス流路に配置され前記燃料電池での酸化剤ガスの圧力を調整する背圧弁と、
前記燃料電池の温度に関連する温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出した温度情報に基づいて前記酸化剤ポンプと前記背圧弁とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記温度センサで検出される前記燃料電池の冷却水温度と前記加湿器の入口ガス温度とから加湿状態値を繰り返し求め、
前記燃料電池の負荷状態に応じて設定した乾燥判定値を、前記繰り返しの都度、前回設定した値に加算して設定し、
前記加湿状態値が前記乾燥判定値よりも小さいときに燃料電池内が加湿不足と判定し、前記酸化剤ポンプの出力を低下させて酸化剤ガス供給量を低下させるとともに、前記背圧弁の開度を小さくして酸化剤ガスの圧力を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that is supplied with an oxidant gas and a fuel gas to generate electricity;
An oxidant gas flow path for flowing an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant off-gas flow path for circulating an oxidant gas discharged from the fuel cell;
An oxidant pump that is disposed in the oxidant gas flow path and sends an oxidant gas to the fuel cell;
A humidifier that moves moisture from the oxidant off-gas channel to the oxidant gas channel;
A back pressure valve arranged in the oxidant off-gas flow path to adjust the pressure of the oxidant gas in the fuel cell;
A temperature sensor for detecting a temperature related to the temperature of the fuel cell;
A controller that controls the oxidant pump and the back pressure valve based on temperature information detected by the temperature sensor;
The controller is
Repetitively obtaining a humidification state value from the coolant temperature of the fuel cell detected by the temperature sensor and the inlet gas temperature of the humidifier,
The dryness determination value set according to the load state of the fuel cell is set by adding to the previously set value for each repetition,
When the humidification state value is smaller than the drying determination value , it is determined that the inside of the fuel cell is insufficiently humidified, the output of the oxidant pump is reduced to reduce the oxidant gas supply amount, and the opening of the back pressure valve A fuel cell system characterized in that the pressure of the oxidant gas is increased by reducing the pressure.
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