JP7208120B2 - fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to fuel cell systems.
従来、特許文献１に記載されるような燃料電池システムが知られている。
上記の燃料電池システムは、燃料電池と、アノードガス供給路としての燃料ガス供給路と、アノードオフガス排出路としての燃料オフガス排出路と、カソードガス供給路としての酸化剤ガス供給路と、カソードオフガス排出路としての酸化剤オフガス排出路とを備えている。燃料電池は、アノード極と、カソード極と、固体高分子電解質膜とを有している。燃料ガス供給路は、アノード極に接続され、水素が流動する。燃料オフガス排出路は、アノード極から排出されるアノードオフガスとしての燃料オフガスが流動する。酸化剤ガス供給路は、カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動する。酸化剤オフガス排出路は、カソード極から排出されるカソードオフガスとしての酸化剤オフガスが流動する。また、燃料電池システムは、燃料電池の動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、燃料ガス供給路及び燃料オフガス排出路に設けられ、燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータや酸化剤ガス供給路及び酸化剤オフガス排出路に設けられ、燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータを動作させることで燃料電池の動作を制御する。なお、水素用アクチュエータは、例えば燃料ガス供給路に設けられている電磁弁やインジェクタ等を含んでいる。また、酸素用アクチュエータは、例えば酸化剤ガス供給路に設けられているエアポンプ等を含んでいる。燃料電池は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸素を含む空気が供給されると、アノード極での触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を通過してカソード極まで移動し、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電する。このとき、燃料電池では、水素と酸素とが反応することで水が生成される。
BACKGROUND ART Conventionally, a fuel cell system as described in
The fuel cell system includes a fuel cell, a fuel gas supply channel as an anode gas supply channel, a fuel offgas discharge channel as an anode offgas discharge channel, an oxidant gas supply channel as a cathode gas supply channel, and a cathode offgas. and an oxidant off-gas discharge passage as a discharge passage. A fuel cell has an anode, a cathode, and a solid polymer electrolyte membrane. The fuel gas supply channel is connected to the anode electrode, and hydrogen flows. Fuel off-gas as anode off-gas discharged from the anode flows through the fuel off-gas discharge path. The oxidant gas supply channel is connected to the cathode electrode, and oxygen-containing air flows. The oxidant off-gas as the cathode off-gas discharged from the cathode flows through the oxidant off-gas discharge path. The fuel cell system also includes a controller that controls the operation of the fuel cell. The control device is provided in the fuel gas supply path and the fuel off-gas discharge path, and is provided in the hydrogen actuator that supplies and discharges hydrogen to and from the fuel cell. The operation of the fuel cell is controlled by operating the exhaust oxygen actuator. The hydrogen actuator includes, for example, an electromagnetic valve and an injector provided in the fuel gas supply path. Further, the oxygen actuator includes, for example, an air pump provided in the oxidant gas supply passage. In a fuel cell, when hydrogen is supplied to the anode and oxygen-containing air is supplied to the cathode, the hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode. Then, electricity is generated by an electrochemical reaction with oxygen at the cathode. At this time, in the fuel cell, hydrogen and oxygen react to produce water.
制御装置は、燃料電池システムの停止時に燃料電池のカソード極に残存する酸素を消費するディスチャージ制御（水素供給制御）を行う。制御装置は、燃料電池システムの停止時に上記の水素用アクチュエータを動作させることで燃料電池のアノード極に水素を供給することでアノード極の圧力を昇圧させる。これにより、燃料電池のカソード極に残存する酸素の濃度を低下させてカソード極が高電位状態になることを抑制し、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化を抑制している。 The control device performs discharge control (hydrogen supply control) to consume oxygen remaining at the cathode of the fuel cell when the fuel cell system is stopped. When the fuel cell system is stopped, the control device operates the hydrogen actuator to supply hydrogen to the anode of the fuel cell, thereby raising the pressure of the anode. As a result, the concentration of oxygen remaining in the cathode of the fuel cell is reduced to prevent the cathode from reaching a high potential state, thereby suppressing deterioration of the fuel cell while the fuel cell system is stopped.
ところで、燃料電池のアノード極及びカソード極の容積は、燃料電池システムの個体毎にばらつきがある。そのため、燃料電池の劣化を抑制するための水素量が燃料電池システムの個体毎に異なる。また、燃料ガス供給路や燃料オフガス排出路と燃料電池との間をシールするシール部材が劣化し、燃料電池システムの停止中に燃料電池に透過する酸素量が増える虞がある。よって、燃料電池システムの停止時に、燃料電池の劣化を抑制するための必要な水素量を調整することが難しい。 By the way, the volumes of the anode electrode and the cathode electrode of the fuel cell vary among individual fuel cell systems. Therefore, the amount of hydrogen for suppressing deterioration of the fuel cell differs for each individual fuel cell system. In addition, there is a risk that the seal member that seals between the fuel gas supply path or the fuel off-gas discharge path and the fuel cell will deteriorate, increasing the amount of oxygen that permeates the fuel cell while the fuel cell system is stopped. Therefore, when the fuel cell system is stopped, it is difficult to adjust the necessary amount of hydrogen to suppress deterioration of the fuel cell.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる燃料電池システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made with a focus on such problems existing in the conventional technology, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of more preferably suppressing deterioration of the fuel cell while the fuel cell is stopped. be.
上記課題を解決する燃料電池システムは、アノード極とカソード極とを有し、前記アノード極に供給される水素と前記カソード極に供給される酸素を含む空気とにより発電する燃料電池と、前記アノード極に接続され、水素が流動するアノードガス供給路と、アノードオフガスが流動するアノードオフガス排出路と、前記カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動するカソードガス供給路と、カソードオフガスが流動するカソードオフガス排出路と、前記アノードガス供給路及び前記アノードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータと、前記カソードガス供給路及び前記カソードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータと、前記燃料電池を冷却する冷却回路と、前記水素用アクチュエータ及び前記酸素用アクチュエータの動作を制御することにより前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、前記制御装置は、前記燃料電池システムの停止時に、前記酸素用アクチュエータを停止させた状態で前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に水素を供給する水素供給制御と、前記水素供給制御の後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記アノードガス供給路における水素の圧力である定期圧力を取得する定期データ取得制御と、を実施し、前記定期データ取得制御で前記定期圧力を取得したとき、前記定期データ取得制御を実施した直後において前記アノード極にて推定される水素の圧力である推定アノード圧力と前記定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給する。 A fuel cell system for solving the above problems has an anode and a cathode, and generates power using hydrogen supplied to the anode and oxygen-containing air supplied to the cathode; an anode gas supply passage through which hydrogen flows; an anode offgas discharge passage through which anode offgas flows; a cathode gas supply passage connected to the cathode through which oxygen-containing air flows; and a cathode offgas flows. a hydrogen actuator provided in the anode gas supply passage and the anode offgas discharge passage to supply and discharge hydrogen to and from the fuel cell; and a hydrogen actuator provided in the cathode gas supply passage and the cathode offgas discharge passage. a control for controlling the operation of the fuel cell by controlling the operations of an oxygen actuator for supplying air to and from the fuel cell, a cooling circuit for cooling the fuel cell, and the hydrogen actuator and the oxygen actuator; wherein, when the fuel cell system is stopped, the control device operates the hydrogen actuator while the oxygen actuator is stopped, thereby operating the anode of the fuel cell. Hydrogen supply control for supplying hydrogen to the electrodes, and periodical data for acquiring the periodic pressure, which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, at predetermined intervals in a state where the fuel cell system is stopped after the hydrogen supply control. Acquisition control is performed, and when the regular pressure is acquired by the regular data acquisition control, the estimated anode pressure, which is the pressure of hydrogen estimated at the anode immediately after the regular data acquisition control is carried out, and the If the difference from the regular pressure is not within the specified range, the fuel cell system is activated and the hydrogen actuator is operated so that the regular pressure at the anode of the fuel cell is within the specified range. supply hydrogen to
推定アノード圧力と定期圧力との差分は、例えば燃料電池システムの停止中にカソードガス供給路及びカソードオフガス排出路と燃料電池との間から酸素を含む空気が侵入し、水素供給制御したときに燃料電池のアノード極に供給された水素が燃料電池の劣化を抑制するにあたり足りなかったか否かを判断する基準となる。そのため、規定範囲を例えば燃料電池に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池の劣化に寄与しない範囲に設定すると、推定アノード圧力と定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合は、燃料電池システムの停止中に燃料電池に侵入した酸素を含む空気が燃料電池の劣化に寄与してしまうほど多いことを示している。 The difference between the estimated anode pressure and the regular pressure is, for example, when oxygen-containing air enters from between the cathode gas supply passage and the cathode off-gas discharge passage and the fuel cell while the fuel cell system is stopped and the hydrogen supply is controlled. This serves as a criterion for determining whether or not the amount of hydrogen supplied to the anode electrode of the cell is insufficient for suppressing deterioration of the fuel cell. Therefore, if the specified range is set to a range that does not contribute to deterioration of the fuel cell even if oxygen-containing air enters the fuel cell, if the difference between the estimated anode pressure and the regular pressure is not included in the specified range, the fuel This indicates that the amount of oxygen-containing air entering the fuel cell while the battery system is stopped is so large that it contributes to the deterioration of the fuel cell.
これによれば、所定周期で定期データ取得制御を実施し、推定アノード圧力と定期圧力との差分を算出している。そのため、燃料電池システムの停止中において、燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態を所定周期で確認している。そして、推定アノード圧力と定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合に燃料電池システムを起動させ、水素用アクチュエータを動作させることで燃料電池のアノード極に水素を供給することで、燃料電池の内部に足りない分の水素を補充することができる。したがって、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる。 According to this, periodical data acquisition control is performed at predetermined intervals, and the difference between the estimated anode pressure and the periodical pressure is calculated. Therefore, while the fuel cell system is stopped, the state of the oxygen-containing air entering the fuel cell is checked at predetermined intervals. Then, when the difference between the estimated anode pressure and the regular pressure is not within the specified range, the fuel cell system is activated and the hydrogen actuator is operated to supply hydrogen to the anode of the fuel cell. It is possible to replenish the lack of hydrogen inside. Therefore, deterioration of the fuel cell can be suppressed more preferably while the fuel cell system is stopped.
上記の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記水素供給制御の直後に前記冷却回路の温度、前記カソードオフガス排出路における空気の圧力であるカソード圧力、前記アノードガス供給路における水素の圧力であるアノード圧力、及び前記アノード極の水素濃度を取得する第１データ取得制御と、前記第１データ取得制御を実施した後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記冷却回路の温度である定期温度、及び前記定期圧力を取得する前記定期データ取得制御と、前記定期データ取得制御で前記定期温度及び前記定期圧力を取得したとき、前記第１データ取得制御により取得した前記温度、前記カソード圧力、前記アノード圧力、及び前記水素濃度と、前記定期データ取得制御により取得した前記定期温度とにより前記推定アノード圧力を演算する推定アノード圧力演算制御と、を実施するとよい。 In the above fuel cell system, the controller controls the temperature of the cooling circuit immediately after the hydrogen supply control, the cathode pressure which is the pressure of air in the cathode offgas discharge passage, and the pressure of hydrogen in the anode gas supply passage. first data acquisition control for acquiring the anode pressure and the hydrogen concentration of the anode electrode; and after the first data acquisition control, in a state where the fuel cell system is stopped, the temperature of the cooling circuit is measured at a predetermined cycle. The periodic data acquisition control for acquiring the periodic temperature and the periodic pressure, and when the periodic temperature and the periodic pressure are acquired by the periodic data acquisition control, the temperature acquired by the first data acquisition control, the estimated anode pressure calculation control for calculating the estimated anode pressure based on the cathode pressure, the anode pressure, the hydrogen concentration, and the periodic temperature obtained by the periodic data acquisition control.
これによれば、水素供給制御により燃料電池のアノード極に水素を供給した後から定期データ取得制御を実施するまでの間に変化するアノードガス供給路の水素の圧力を推定アノード圧力として演算することができる。よって、推定アノード圧力の変化をより正確に把握することができる。そのため、定期データ取得制御を実施した直後における燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態をより正確に把握することができる。 According to this, the pressure of hydrogen in the anode gas supply passage, which changes during the period from when hydrogen is supplied to the anode of the fuel cell by the hydrogen supply control until when the periodic data acquisition control is performed, is calculated as the estimated anode pressure. can be done. Therefore, changes in the estimated anode pressure can be grasped more accurately. Therefore, it is possible to more accurately grasp the state of the oxygen-containing air entering the fuel cell immediately after the periodic data acquisition control is performed.
上記の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記水素供給制御の直後からの前記推定アノード圧力の経時的な変化を示すマップを有し、前記定期圧力を前記マップに照らし合わせ、前記差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給するとよい。 In the above fuel cell system, the control device has a map showing the temporal change in the estimated anode pressure immediately after the hydrogen supply control, compares the regular pressure with the map, and defines the difference. If it is not within the range, the hydrogen may be supplied to the anode of the fuel cell so that the regular pressure is within the specified range by starting the fuel cell system and operating the hydrogen actuator.
これによれば、制御装置は、定期データ取得制御により得た定期圧力をマップに照らし合わせることで差分を演算している。よって、燃料電池システムの停止中において、制御装置の演算負荷を低減させつつ、燃料電池に侵入する酸素を含む空気の状態をより早く把握することができる。 According to this, the control device calculates the difference by comparing the regular pressure obtained by the regular data acquisition control with the map. Therefore, while the fuel cell system is stopped, the state of the oxygen-containing air entering the fuel cell can be grasped more quickly while reducing the computational load of the control device.
この発明によれば、燃料電池システムの停止中における燃料電池の劣化をより好適に抑制できる。 According to the present invention, deterioration of the fuel cell can be suppressed more preferably while the fuel cell system is stopped.
＜第１の実施形態＞
以下、燃料電池システムを具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
<First embodiment>
A first embodiment of a fuel cell system will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、例えば燃料電池車に適用されるものである。燃料電池システム１は、燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルとは、例えば固体分子型燃料電池である。燃料電池１０は、アノード極と、カソード極と、電解質膜とを有している。燃料電池１０は、アノード極に供給される水素とカソード極に供給される酸素を含む空気とにより発電する。より具体的には、燃料電池１０は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸素を含む空気が供給されると、アノード極での触媒反応により発生した水素イオンが電解質膜を通過してカソード極まで移動し、カソード極で酸素と電気化学反応を起こして発電する。このとき、燃料電池１０では、水素と酸素とが反応することで水が生成される。
As shown in FIG. 1, the
燃料電池システム１は、アノードガス供給路Ｌｓｈと、アノードオフガス排出路Ｌｅｈと、アノードガス循環路Ｌｃｈと、カソードガス供給路Ｌｓｏと、カソードオフガス排出路Ｌｅｏとを有している。アノードガス供給路Ｌｓｈは、燃料電池１０のアノード極に接続されている。アノードガス供給路Ｌｓｈは、水素タンク９１に接続されている。アノードガス供給路Ｌｓｈには、水素タンク９１に貯留されている水素が流動する。アノードオフガス排出路Ｌｅｈには、燃料電池１０で水素と酸素とを反応させたときのアノードオフガスが流動する。アノードオフガスは、燃料電池１０で未反応の水素と、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。アノードガス循環路Ｌｃｈは、アノードオフガス排出路Ｌｅｈと気液分離器９２を介して接続されている。気液分離器９２は、アノードオフガスに含まれる水素と水とを分離する機能を有している。アノードガス循環路Ｌｃｈは、アノードガス供給路Ｌｓｈに接続されている。そのため、アノードガス循環路Ｌｃｈは、気液分離器９２により分離された水素をアノードガス供給路Ｌｓｈに戻すために設けられている。カソードガス供給路Ｌｓｏは、燃料電池１０のカソード極に接続されている。カソードガス供給路Ｌｓｏには、大気中の酸素を含む空気が流動する。カソードオフガス排出路Ｌｅｏには、燃料電池１０で水素と酸素とを反応させたときのカソードオフガスが流動する。カソードオフガスは、燃料電池１０で未反応の酸素を含む空気と、水素と酸素とが反応したときの水が主に含まれている。アノードオフガス排出路Ｌｅｈ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏは、希釈器９３に接続されている。希釈器９３は、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈する機能を有している。希釈器９３は、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈した混合排出ガスＥｇを大気中に排出する。希釈器９３は、燃料電池１０で未反応の水素の濃度を薄くして大気中に排出させる目的で設けられている。希釈器９３には、貯水タンク９４が接続されている。貯水タンク９４は、アノードオフガス及びカソードオフガスに含まれる水を貯留する機能を有している。なお、アノードガス供給路Ｌｓｈ、アノードオフガス排出路Ｌｅｈ、カソードガス供給路Ｌｓｏ、及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池１０との間には、図示しないシール部材が介在されており、燃料電池１０の内部への空気の侵入を抑制している。
The
燃料電池システム１は、電磁バルブ２１と、インジェクタ２２と、水素循環ポンプ２３と、排気排水バルブ２４とを備えている。電磁バルブ２１は、アノードガス供給路Ｌｓｈに設けられている。電磁バルブ２１は、アノードガス供給路Ｌｓｈを開閉させる機能を有している。インジェクタ２２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおける電磁バルブ２１よりも燃料電池１０寄りに設けられている。インジェクタ２２は、電磁バルブ２１を通過した水素を圧縮させた状態で燃料電池１０のアノード極に供給する機能を有している。水素循環ポンプ２３は、アノードガス循環路Ｌｃｈに設けられている。水素循環ポンプ２３は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに流れるアノードオフガスを、気液分離器９２を介してアノードガス循環路Ｌｃｈに引き込む機能を有している。水素循環ポンプ２３は、アノードガス循環路Ｌｃｈに引き込んだ水素をアノードガス供給路Ｌｓｈに戻している。排気排水バルブ２４は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに設けられている。排気排水バルブ２４は、アノードオフガス排出路Ｌｅｈを開閉させる機能を有している。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、いわゆる電磁弁である。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、ソレノイドが励磁させることで内部の弁体が動作することでアノードガス供給路Ｌｓｈ及びアノードオフガス排出路Ｌｅｈを開状態にする。電磁バルブ２１及び排気排水バルブ２４は、ソレノイドが励磁されずに弁体の動作が停止している状態では定常的にアノードガス供給路Ｌｓｈ及びアノードオフガス排出路Ｌｅｈを閉状態にしている。このように、電磁バルブ２１、インジェクタ２２、水素循環ポンプ２３、及び排気排水バルブ２４は燃料電池１０に水素を給排する水素用アクチュエータ２０をなしている。
The
燃料電池システム１は、エアコンプレッサ４１と、エアシャットバルブ４２と、エア調圧バルブ４３とを備えている。エアコンプレッサ４１は、カソードガス供給路Ｌｓｏに設けられている。エアコンプレッサ４１は、大気中の酸素を含む空気を圧縮させた状態で燃料電池１０に供給する機能を有している。エアシャットバルブ４２は、カソードガス供給路Ｌｓｏにおけるエアコンプレッサ４１よりも燃料電池１０寄りに設けられている。エアシャットバルブ４２は、カソードガス供給路Ｌｓｏを開閉させる機能を有している。エア調圧バルブ４３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏに設けられている。エア調圧バルブ４３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏを開閉させる機能を有している。エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、いわゆる電磁弁である。そのため、エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、ソレノイドが励磁されることで内部の弁体が動作することでカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏを開状態にする。エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３は、ソレノイドが励磁されずに弁体の動作が停止している状態では定常的にカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏを閉状態にしている。このように、エアコンプレッサ４１、エアシャットバルブ４２、及びエア調圧バルブ４３は燃料電池１０に空気を給排する酸素用アクチュエータ４０をなしている。
The
燃料電池システム１は、燃料電池１０を冷却する冷却回路３０を備えている。冷却回路３０は、燃料電池１０に冷却水を循環させるための冷却水循環路Ｌｃを有している。冷却水循環路Ｌｃは、燃料電池１０に両端を接続することで閉回路をなしている。冷却回路３０は、冷却水循環ポンプ３１と、ラジエータ３２と、インタークーラ３３とを有している。冷却水循環ポンプ３１、ラジエータ３２、及びインタークーラ３３は、冷却水循環路Ｌｃに設けられている。冷却水循環ポンプ３１は、冷却水循環路Ｌｃにおいて冷却水を循環させる動力を発生させる機能を有している。冷却水循環路Ｌｃを循環する冷却水は、燃料電池１０で発生する熱を吸熱する。ラジエータ３２は、燃料電池１０で発生する熱を吸熱した冷却水を冷却する機能を有している。インタークーラ３３は、カソードガス供給路Ｌｓｏに接続されている。カソードガス供給路Ｌｓｏを流動する酸素を含む空気は、エアコンプレッサ４１により圧縮されるため温度が高い状態となっている。そのため、インタークーラ３３は、カソードガス供給路Ｌｓｏに流動する空気を冷却する機能を有している。
The
燃料電池システム１は、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２と、カソード圧力センサ６３とを備えている。温度センサ６１は、冷却回路３０の冷却水循環路Ｌｃに設けられている。温度センサ６１は、冷却回路３０の冷却水の温度を検出する。冷却回路３０の冷却水の温度は、燃料電池１０の温度と同義である。アノード圧力センサ６２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおけるインジェクタ２２よりも燃料電池１０寄りに設けられている。アノード圧力センサ６２は、アノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力を検出する。アノード圧力センサ６２により検出される水素の圧力は、燃料電池１０のアノード極での水素の分圧と同義である。カソード圧力センサ６３は、カソードオフガス排出路Ｌｅｏにおける空気の圧力を検出している。カソード圧力センサ６３により検出される空気の圧力は、燃料電池１０のカソード極での空気の分圧と同義である。
The
燃料電池システム１は、水素用アクチュエータ２０及び酸素用アクチュエータ４０の動作を制御することにより燃料電池１０の動作を制御する制御装置５０を備えている。なお、制御装置５０は、図示しないメモリに保存されたプログラムをＣＰＵにより実施することで水素用アクチュエータ２０及び酸素用アクチュエータ４０の動作を制御するものである。
The
以下、燃料電池システム１の動作について燃料電池システム１の制御フローを参照しながら説明する。なお、燃料電池システム１の制御フローについて説明するにあたり、先に燃料電池システム１の基本的な制御フローについて説明する。
The operation of the
図２に示すように、制御装置５０は、燃料電池システム１の起動時に、水素循環制御を実施する（ステップＳ１０１）。制御装置５０は、水素循環制御において酸素用アクチュエータ４０を停止させた状態で水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する。制御装置５０は、燃料電池１０のアノード極に水素を供給するとともに水素循環ポンプ２３を動作させることで燃料電池１０の内部で水素を規定時間に亘って循環させる。
As shown in FIG. 2, the
制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘ってエアコンプレッサ４１、エアシャットバルブ４２、及びエア調圧バルブ４３を停止させた状態に維持する。すなわち、制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘って燃料電池１０に対して空気を給排させない。そして、制御装置５０は、燃料電池システム１が起動してから規定時間に亘って、電磁バルブ２１を開状態に維持するとともにインジェクタ２２によって水素を圧縮させた状態で燃料電池１０のアノード極に供給する。これにより、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の温度が低下したことによる結露やカソード極からアノード極に侵入した酸素及び窒素をアノードオフガス排出路Ｌｅｈに向けて流動させることができる。このとき、排気排水バルブ２４が開状態に維持されていることから、アノードオフガス排出路Ｌｅｈに向けて流動したアノードオフガスを、気液分離器９２を介して希釈器９３に流動させることができる。また、水素循環ポンプ２３が動作しているため、気液分離器９２により分離された水素はアノードガス供給路Ｌｓｈに戻される。なお、規定時間とは、燃料電池１０のアノード極において部分的に水素欠となる部分がなくなるように電磁バルブ２１、インジェクタ２２、及び水素循環ポンプ２３を動作させる時間を示している。ここで、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積は、燃料電池システム１の個体毎にばらつきがあるため、規定時間の長さもばらつきが生じる虞がある。その点、上記の規定時間は、燃料電池システム１の起動時にアノード極にどの程度の酸素や水が残存しているかを実験的に確認した上で、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積がばらついたとしても燃料電池１０のアノード極において部分的に水素欠となる部分がないように設定されている。
The
制御装置５０は、水素循環制御を実施した後（ステップＳ１０１の後）に酸素用アクチュエータ４０を動作させることで燃料電池１０のカソード極に酸素を含む空気を供給するとともに水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０を動作させる発電制御を実施する（ステップＳ１０２）。
After executing the hydrogen circulation control (after step S101), the
制御装置５０は、水素循環制御を実施しているときと同様に水素用アクチュエータ２０の動作を継続させつつ、酸素用アクチュエータ４０を動作させる。すなわち、制御装置５０は、エアシャットバルブ４２及びエア調圧バルブ４３を開状態に維持し、エアコンプレッサ４１を動作させる。これにより、燃料電池１０のアノード極に水素が、カソード極に酸素を含む空気が供給されることにより燃料電池１０にて発電が開始される。
The
制御装置５０は、発電制御を実施しているとき（ステップＳ１０２）に燃料電池システム１が停止処理を実施する必要があるか否かを判断している（ステップＳ１０３）。具体的には、制御装置５０は、例えば燃料電池システム１が適用される燃料電池車のスタートボタンからの信号に基づき燃料電池システム１を停止させるか否かを判断している。制御装置５０は、燃料電池システム１を停止させない場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、発電制御（ステップＳ１０２）を継続する。制御装置５０は、燃料電池システム１を停止させる場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、酸素用アクチュエータ４０を停止させる（ステップＳ１０４）。燃料電池システム１において、酸素用アクチュエータ４０が停止すると、燃料電池１０に対して酸素を含む空気が供給されなくなる。よって、燃料電池１０における発電が停止する。
The
制御装置５０は、燃料電池システム１の停止時（ステップＳ１０４）に、酸素用アクチュエータ４０を停止させた状態で水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する水素供給制御を実施する（ステップＳ１０５）。燃料電池システム１の停止時に酸素用アクチュエータ４０を停止させているが、燃料電池１０の内部に酸素が残ってしまう虞がある。残存した酸素は、燃料電池１０の劣化に寄与するため、燃料電池１０に残存している酸素を水素と反応させて水に変換する必要がある。そこで、上記の水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に水素を供給している。ここで、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に供給する水素量は、発電制御後に燃料電池１０の内部にどの程度の酸素が残存しているかを実験的に確認した上で、燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積がばらついたとしても燃料電池１０の内部に酸素が残存しないように設定されている。また、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に供給する水素量は、次回の燃料電池システム１の起動時に希釈器９３を介して大気中に排出される混合排出ガスＥｇに含まれる水素が４％を超えないように設定されている。当該数値は、燃料電池システム１を燃料電池車に適用する場合に法的に定められた数値である。
When the
燃料電池システム１の基本的な制御フローは、上記したステップＳ１０１からステップＳ１０５であり、ステップＳ１０５の終了後、燃料電池システム１が停止する。ところで、カソードガス供給路Ｌｓｏやカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池１０との間をシールするシール部材が劣化し、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の内部に透過する酸素量が増える場合がある。また、例えばアノードガス供給路Ｌｓｈやアノードオフガス排出路Ｌｅｈと燃料電池１０との間のシール部材の劣化、エアシャットバルブ４２やエア調圧バルブ４３の弁体の劣化により燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０の内部に透過する酸素量が増える場合がある。その点、本実施形態では、燃料電池システム１の停止中における燃料電池１０の劣化を抑制できるように構成されている。以下、その構成について説明する。
The basic control flow of the
図２に示すように、制御装置５０は、水素供給制御の直後に第１データ取得制御を実施する（ステップＳ１０６）。制御装置５０は、第１データ取得制御において温度Ｔ１、カソード圧力Ｐｏ、アノード圧力Ｐｈ、及び水素濃度Ｈｄを取得する。温度Ｔ１は、水素供給制御の直後の冷却回路３０の冷却水の温度である。カソード圧力Ｐｏは、水素供給制御の直後のカソードオフガス排出路Ｌｅｏにおける空気の圧力である。アノード圧力Ｐｈは、水素供給制御の直後のアノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力である。水素濃度Ｈｄは、水素供給制御の直後の燃料電池１０のアノード極における水素の濃度である。
As shown in FIG. 2, the
制御装置５０は、温度センサ６１で検出される温度Ｔ１を取得する。制御装置５０は、アノード圧力センサ６２で検出されるアノード圧力Ｐｈを取得する。制御装置５０は、カソード圧力センサ６３で検出されるカソード圧力Ｐｏを取得する。水素濃度Ｈｄは、水素供給制御にて燃料電池１０のアノード極に供給される水素量によって推定されるパラメータである。すなわち、水素濃度Ｈｄは、燃料電池システム１の停止時に燃料電池１０に酸素が残存しないように、且つ次回の燃料電池システム１の起動時に希釈器９３から排出される混合排出ガスＥｇに含まれる水素が４％を超えないように燃料電池１０に水素を供給した後の燃料電池１０のアノード極における水素の濃度を実験的に確認することで得られる。そのため、制御装置５０は、図示しないメモリに水素濃度Ｈｄを記憶しておき、第１データ取得制御時にメモリから水素濃度Ｈｄを取得する。なお、本実施形態では、第１データ取得制御を実施した後、燃料電池システム１は停止する。
制御装置５０は、第１データ取得制御を実施した後に燃料電池システム１が停止している状態において定期データ取得制御を実施する（ステップＳ１０７）。制御装置５０は、所定周期で自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２と、カソード圧力センサ６３とを動作させる。制御装置５０の図示しないメモリには、所定周期で自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２とを動作させるプログラムが保存されている。制御装置５０は、定期データ取得制御において、定期温度Ｔｎ及び定期圧力Ｐｈｎを取得する。制御装置５０は、温度センサ６１で検出される冷却回路３０の冷却水の温度である定期温度Ｔｎを取得する。制御装置５０は、アノード圧力センサ６２で検出されるアノードガス供給路Ｌｓｈにおける水素の圧力である定期圧力Ｐｈｎを取得する。
After executing the first data acquisition control, the
制御装置５０は、定期データ取得制御で定期温度Ｔｎ及び定期圧力Ｐｈｎを取得したとき、推定アノード圧力演算制御を実施する（ステップＳ１０８）。制御装置５０は、推定アノード圧力演算制御において、温度Ｔ１、カソード圧力Ｐｏ、アノード圧力Ｐｈ、水素濃度Ｈｄ、及び定期温度Ｔｎにより推定アノード圧力Ｐｃａｌを演算する。推定アノード圧力Ｐｃａｌは、定期データ取得制御を実施した直後におけるアノード極にて推定される水素の圧力である。
When the
制御装置５０は、推定アノード圧力演算制御を実施した直後に定期圧力Ｐｈｎと推定アノード圧力Ｐｃａｌとの差分ΔＰが規定範囲に含まれているか否かを判断している（ステップＳ１０９）。制御装置５０は、差分ΔＰが規定範囲に含まれていると判断した場合（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、燃料電池システム１が起動処理を実施する必要があるか否かを判断している（ステップＳ１１０）。具体的には、制御装置５０は、例えば燃料電池システム１が適用される燃料電池車のスタートボタンからの信号に基づき燃料電池システム１を起動させるか否かを判断している。制御装置５０は、ステップＳ１１０において燃料電池システム１の起動処理を実施する必要があると判断した場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、処理を終了し、再度ステップＳ１０１から燃料電池システム１の制御フローを開始する。制御装置５０は、ステップＳ１１０において燃料電池システム１の起動処理を実施する必要がないと判断した場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、再び定期データ取得制御（ステップＳ１０７）に戻る。なお、再び定期データ取得制御に戻った場合、制御装置５０は、所定周期で定期データ取得制御を実施するため、次回の定期データ取得制御を実施するまでの間、制御装置５０自身と、温度センサ６１と、アノード圧力センサ６２とを停止させた状態にする。
The
制御装置５０は、差分ΔＰが規定範囲に含まれていないと判断した場合（ステップＳ１０９でＮＯ）、燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータを動作させる（ステップＳ１１１）。制御装置５０は、ステップＳ１１１において、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給する。
When the
ここで、差分ΔＰは、例えば燃料電池システムの停止中にカソードガス供給路Ｌｓｏ及びカソードオフガス排出路Ｌｅｏと燃料電池との間から酸素を含む空気が侵入し、水素供給制御したときに燃料電池１０のアノード極に供給された水素が燃料電池１０の劣化を抑制するにあたり足りなかったか否かを判断する基準となる数値である。そのため、規定範囲とは、燃料電池に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池１０の劣化に寄与しない範囲を示している。よって、差分ΔＰが規定範囲に含まれている場合は、燃料電池１０に酸素を含む空気が侵入したとしても燃料電池１０の劣化に寄与しないことを示している。また、差分ΔＰが規定範囲に含まれていない場合は、燃料電池システム１の停止中に燃料電池１０に侵入した酸素を含む空気が燃料電池１０の劣化に寄与してしまうほど多いことを示している。
Here, the difference .DELTA.P is, for example, when air containing oxygen enters from between the cathode gas supply path Lso and the cathode off-gas discharge path Leo and the fuel cell while the fuel cell system is stopped, and when the hydrogen supply is controlled, the
制御装置５０は、ステップＳ１１１において、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に差分ΔＰが規定範囲に含まれるように水素を供給する。このとき、燃料電池１０のアノード極に供給される水素量は、燃料電池システム１が停止中で差分ΔＰが規定範囲に含まれないときに燃料電池１０のアノード極にどの程度の水素が足りてないかを実験的に確認した上で設定される。そして、当該水素量は、水素用アクチュエータ２０の動作時間によって決まる。よって、差分ΔＰが規定範囲に含まれないときに供給するべき水素量に対する水素用アクチュエータ２０の動作時間を実験的に確認し、制御装置５０は、当該動作時間だけ水素用アクチュエータ２０を動作させる。制御装置５０は、ステップＳ１１１の後、処理を終了する。
In step S111, the
本実施形態の効果について説明する。
（１－１）本実施形態では、所定周期で定期データ取得制御を実施し、推定アノード圧力Ｐｃａｌと定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰを算出している。そのため、燃料電池システム１の停止中において、燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態を所定周期で確認している。そして、推定アノード圧力Ｐｃａｌと定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰが規定範囲に含まれない場合に燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給することで、燃料電池１０の内部に足りない分の水素を補充することができる。したがって、燃料電池システム１の停止中における燃料電池１０の劣化をより好適に抑制できる。
Effects of the present embodiment will be described.
(1-1) In the present embodiment, periodic data acquisition control is performed at predetermined intervals to calculate the difference ΔP between the estimated anode pressure Pcal and the periodic pressure Phn. Therefore, while the
（１－２）本実施形態では、水素供給制御により燃料電池１０のアノード極に水素を供給した後から定期データ取得制御を実施するまでの間に変化するアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力を推定アノード圧力Ｐｃａｌとして演算することができる。よって、推定アノード圧力Ｐｃａｌの変化をより正確に把握することができる。そのため、定期データ取得制御を実施した直後における燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態をより正確に把握することができる。
(1-2) In the present embodiment, the pressure of hydrogen in the anode gas supply path Lsh, which changes between the time hydrogen is supplied to the anode electrode of the
＜第２の実施形態＞
以下、燃料電池システムの第２の実施形態について図３及び図４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明をし、詳細な説明は割愛する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the fuel cell system will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected and demonstrated about the same structure as 1st Embodiment, and detailed description is omitted.
図３に示すように、本実施形態と第１の実施形態との異なる点は、燃料電池システム１の制御フローにおいて、制御装置５０は、ステップＳ１０７の定期データ取得制御において定期圧力Ｐｈｎのみを取得する点と、ステップＳ１０８において推定アノード圧力演算制御に代替して制御装置５０の図示しないメモリに保存されたマップＭに定期データ取得制御で取得した定期圧力Ｐｈｎを照らし合わせることで差分ΔＰを演算する制御を実施する点である。
As shown in FIG. 3, the difference between the present embodiment and the first embodiment is that in the control flow of the
図４に示すように、マップＭは、制御装置５０の図示しないメモリに保存されている。マップＭは、横軸が水素供給制御の直後からの経過時間を示し、縦軸が推定アノード圧力Ｐｃａｌを示している。すなわち、マップＭは、水素供給制御の直後からの推定アノード圧力Ｐｃａｌの経時的は変化を示している。当該マップは、水素供給制御を実施し、燃料電池システム１の停止中における理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力を予め設計時に計算することで作られている。なお、理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力は、燃料電池システム１の個体毎における燃料電池１０のアノード極及びカソード極の容積が平均値であり、且つ劣化する前の状態のシール部材を透過する酸素量が平均値であることを前提として計算された値である。すなわち、理想的なアノードガス供給路Ｌｓｈの水素の圧力は、燃料電池システム１を設計する上で燃料電池１０の内部に侵入しても燃料電池１０の劣化に寄与しないと想定される酸素量に基づいて計算される。
As shown in FIG. 4, map M is stored in a memory (not shown) of
図３及び図４に示すように、制御装置５０は、定期データ取得制御を実施したときに取得した定期圧力ＰｈｎをマップＭに参照する（ステップＳ１０８）。制御装置５０は、定期データ取得制御で定期圧力Ｐｈｎを取得したとき、マップＭ上の推定アノード圧力Ｐｃａｌの経時的な変化を示す線（図４中の太線）と、定期圧力Ｐｈｎとの差分ΔＰを演算する。制御装置５０は、差分ΔＰを演算後、第１の実施形態と同様にステップＳ１０９～ステップＳ１１１を実施する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
本実施形態の効果について説明する。
（２－１）本実施形態では、制御装置５０は、定期データ取得制御により得た定期圧力Ｐｈｎをマップに照らし合わせることで差分ΔＰを演算している。よって、燃料電池システム１の停止中において、制御装置５０の演算負荷を低減させつつ、燃料電池１０に侵入する酸素を含む空気の状態をより早く把握することができる。
Effects of the present embodiment will be described.
(2-1) In the present embodiment, the
なお、上記の各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記の各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
〇 ステップＳ１１１の後にステップＳ１０７で実施する定期データ取得制御に戻ってもよい。
It should be noted that each of the above embodiments can be implemented with the following modifications. Each of the above embodiments and the following modifications can be combined with each other within a technically consistent range.
O After step S111, the process may return to the regular data acquisition control performed in step S107.
〇 差分ΔＰが規定範囲に含まれない場合、燃料電池システム１を起動させ、水素用アクチュエータ２０を動作させることで燃料電池１０のアノード極に水素を供給していたが、供給する水素量は一定であってもよい。又は、差分ΔＰの大きさによって供給する水素量を変化させてもよい。
○ When the difference ΔP is not within the specified range, the
〇 燃料電池システム１において、アノードガス循環路Ｌｃｈ、及び水素循環ポンプ２３を割愛するように変更してもよい。このように変更したとき、電磁バルブ２１、インジェクタ２２、及び排気排水バルブ２４が水素用アクチュエータ２０を構成する。
* In the
〇 上記の変更例に伴って、燃料電池システム１の制御フローにおいて、ステップＳ１０１の水素循環制御を割愛してもよい。
〇 燃料電池システム１は、燃料電池車に限らず、フォークリフトや無人搬送車等の産業車両や定置式電源等に適用させてもよい。
O Along with the above modification, in the control flow of the
* The
１…燃料電池システム、１０…燃料電池、２０…水素用アクチュエータ、２１…電磁バルブ、２２…インジェクタ、２３…水素循環ポンプ、３０…冷却回路、４０…酸素用アクチュエータ、４１…エアコンプレッサ、４２…エアシャットバルブ、４３…エア調圧バルブ、５０…制御装置、９２…気液分離器、Ｌｓｈ…アノードガス供給路、Ｌｅｈ…アノードオフガス排出路、Ｌｃｈ…アノードガス循環路、Ｌｓｏ…カソードガス供給路、Ｌｅｏ…カソードオフガス排出路、Ｔ１…温度、Ｔｎ…定期温度、Ｈｄ…水素濃度、Ｐｏ…カソード圧力、Ｐｈ…アノード圧力、Ｐｈｎ…定期圧力、Ｐｃａｌ…推定アノード圧力、ΔＰ…差分、Ｍ…マップ。
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
前記アノード極に接続され、水素が流動するアノードガス供給路と、
アノードオフガスが流動するアノードオフガス排出路と、
前記カソード極に接続され、酸素を含む空気が流動するカソードガス供給路と、
カソードオフガスが流動するカソードオフガス排出路と、
前記アノードガス供給路及び前記アノードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に水素を給排する水素用アクチュエータと、
前記カソードガス供給路及び前記カソードオフガス排出路に設けられ、前記燃料電池に空気を給排する酸素用アクチュエータと、
前記燃料電池を冷却する冷却回路と、
前記水素用アクチュエータ及び前記酸素用アクチュエータの動作を制御することにより前記燃料電池の動作を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記燃料電池システムの停止時に、前記酸素用アクチュエータを停止させた状態で前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に水素を供給する水素供給制御と、
前記水素供給制御の後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記アノードガス供給路における水素の圧力である定期圧力を取得する定期データ取得制御と、を実施し、
前記定期データ取得制御で前記定期圧力を取得したとき、前記定期データ取得制御を実施した直後において前記アノード極にて推定される水素の圧力である推定アノード圧力と前記定期圧力との差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給することを特徴とする燃料電池システム。 a fuel cell having an anode and a cathode, and generating power by hydrogen supplied to the anode and oxygen-containing air supplied to the cathode;
an anode gas supply passage connected to the anode electrode and through which hydrogen flows;
an anode off-gas discharge path through which the anode off-gas flows;
a cathode gas supply passage connected to the cathode and through which oxygen-containing air flows;
a cathode offgas discharge path through which the cathode offgas flows;
a hydrogen actuator provided in the anode gas supply path and the anode off-gas discharge path for supplying and discharging hydrogen to and from the fuel cell;
an oxygen actuator provided in the cathode gas supply path and the cathode off-gas discharge path for supplying and discharging air to and from the fuel cell;
a cooling circuit for cooling the fuel cell;
a control device for controlling the operation of the fuel cell by controlling the operation of the hydrogen actuator and the oxygen actuator,
The control device is
hydrogen supply control for supplying hydrogen to the anode of the fuel cell by operating the hydrogen actuator while the oxygen actuator is stopped when the fuel cell system is stopped;
performing periodic data acquisition control for acquiring periodic pressure, which is the pressure of hydrogen in the anode gas supply path, at predetermined intervals in a state where the fuel cell system is stopped after the hydrogen supply control;
When the regular pressure is acquired by the regular data acquisition control, the difference between the estimated anode pressure, which is the pressure of hydrogen estimated at the anode immediately after the regular data acquisition control is performed, and the regular pressure is within a specified range. , the fuel cell system is activated and the hydrogen actuator is operated to supply hydrogen to the anode electrode of the fuel cell so that the regular pressure is within the specified range. and fuel cell system.
前記水素供給制御の直後に前記冷却回路の温度、前記カソードオフガス排出路における空気の圧力であるカソード圧力、前記アノードガス供給路における水素の圧力であるアノード圧力、及び前記アノード極の水素濃度を取得する第１データ取得制御と、
前記第１データ取得制御を実施した後に前記燃料電池システムが停止している状態において、所定周期で前記冷却回路の温度である定期温度、及び前記定期圧力を取得する前記定期データ取得制御と、
前記定期データ取得制御で前記定期温度及び前記定期圧力を取得したとき、前記第１データ取得制御により取得した前記温度、前記カソード圧力、前記アノード圧力、及び前記水素濃度と、前記定期データ取得制御により取得した前記定期温度とにより前記推定アノード圧力を演算する推定アノード圧力演算制御と、を実施することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control device is
Immediately after the hydrogen supply control, the temperature of the cooling circuit, the cathode pressure that is the pressure of air in the cathode off-gas discharge passage, the anode pressure that is the pressure of hydrogen in the anode gas supply passage, and the hydrogen concentration at the anode are acquired. a first data acquisition control to
the periodic data acquisition control for acquiring the periodic temperature, which is the temperature of the cooling circuit, and the periodic pressure at predetermined intervals in a state where the fuel cell system is stopped after the first data acquisition control is performed;
When the regular temperature and the regular pressure are acquired by the regular data acquisition control, the temperature, the cathode pressure, the anode pressure, and the hydrogen concentration acquired by the first data acquisition control, and the regular data acquisition control 2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising: an estimated anode pressure calculation control for calculating the estimated anode pressure based on the acquired periodic temperature.
前記水素供給制御の直後からの前記推定アノード圧力の経時的な変化を示すマップを有し、
前記定期圧力を前記マップに照らし合わせ、前記差分が規定範囲に含まれない場合、前記燃料電池システムを起動させ、前記水素用アクチュエータを動作させることで前記燃料電池の前記アノード極に前記定期圧力が前記規定範囲に含まれるように水素を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control device is
having a map showing temporal changes in the estimated anode pressure immediately after the hydrogen supply control;
The regular pressure is compared with the map, and if the difference is not within the specified range, the fuel cell system is activated and the hydrogen actuator is operated so that the regular pressure is applied to the anode of the fuel cell. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein hydrogen is supplied so as to fall within said prescribed range.
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