JP4764109B2

JP4764109B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP4764109B2
Application number: JP2005250663A
Authority: JP
Inventors: 大齊藤; 裕嗣松本; 順司上原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP2007066680A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

近年、水素がアノードに、酸素がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ、以下「燃料電池」）の開発が盛んである。燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源など広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている。 In recent years, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC, hereinafter referred to as “fuel cell”) has been actively developed which generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen to the anode and oxygen to the cathode. It is. Fuel cells are being applied in a wide range, such as fuel cell vehicles that run on the power generated by them, and household power supplies, and their application range is expected to expand in the future.

このような燃料電池は発電すると、そのカソードで水が生成する。また、燃料電池に内蔵される固体高分子電解質膜（Proton Exchange Membrane：ＰＥＭ、以下「電解質膜」）におけるプロトン（Ｈ⁺）の拡散性を確保するため、例えば、燃料電池のカソード側またはアノード側に供給されるガス（水素、酸素を含む空気など）を加湿する方法が採用されている。したがって、発電停止直後、燃料電池やガスが流れるガス流路には水が存在しており、このように水が存在すると、次回起動時に、燃料電池へのガスの供給が阻害され、その結果、燃料電池の出力が低下する懸念がある。 When such a fuel cell generates electricity, water is generated at its cathode. Further, in order to ensure proton (H ⁺ ) diffusibility in a solid polymer electrolyte membrane (Proton Exchange Membrane: PEM, hereinafter referred to as “electrolyte membrane”) built in the fuel cell, for example, the cathode side or anode side of the fuel cell A method of humidifying a gas (hydrogen, air containing oxygen, etc.) to be supplied to is used. Therefore, immediately after the power generation is stopped, water is present in the fuel cell and the gas flow path through which the gas flows. When water is present in this way, the gas supply to the fuel cell is inhibited at the next start-up, and as a result, There is a concern that the output of the fuel cell will decrease.

そこで、発電停止後、燃料電池に空気を送り込み、この空気によって燃料電池内の水をその外部に押し出し、排出する技術が提案されている（特許文献１）。
以下、このように燃料電池内の水を押し出すため、燃料電池に送り込む空気を本明細書等では「掃気ガス」とする。そして、このように掃気ガスを送り込み燃料電池内（ガス流路を含む）の水をその外部に押し出すことを「掃気」とする。なお、「掃気」を「空気パージ」という場合もある。
特開２００４−２６５６８４号公報（段落番号００３０〜００３８、図１） Therefore, a technique has been proposed in which air is sent to the fuel cell after power generation is stopped, and water in the fuel cell is pushed out to the outside by this air (Patent Document 1).
Hereinafter, in order to push out the water in the fuel cell in this way, the air fed into the fuel cell is referred to as “scavenging gas” in this specification and the like. The scavenging gas is thus sent and the water in the fuel cell (including the gas flow path) is pushed out to the outside as “scavenging”. Note that “scavenging” may be referred to as “air purging”.
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-265684 (paragraph numbers 0030 to 0038, FIG. 1)

前記したように、発電停止後に、燃料電池内の水を掃気することによって、次回の燃料電池システムは速やかに起動しやすくなるが、更なる改良の余地はある。例えば、燃料電池自動車（車両）を含め、燃料電池を備える燃料電池システムが、その停止中に氷点下等の低温を経験した場合、発電停止後に掃気されたときでも、次回起動時において、燃料電池の出力が下がる場合があり、改良が望まれている。
そこで、本発明は、好適に起動可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。 As described above, by scavenging the water in the fuel cell after power generation is stopped, the next fuel cell system can be easily started quickly, but there is room for further improvement. For example, when a fuel cell system including a fuel cell vehicle (vehicle), including a fuel cell vehicle, experiences a low temperature such as a freezing point during its stoppage, even when it is scavenged after stopping power generation, The output may decrease, and improvements are desired.
Then, this invention makes it a subject to provide the fuel cell system which can be started suitably.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、反応ガスが流通する反応ガス流路を有し、当該反応ガス流路に反応ガスが供給されることにより発電する燃料電池と、前記燃料電池の正常発電特性を記憶する発電特性記憶手段と、前記燃料電池の実際の発電特性が前記正常発電特性に基づく所定レベルよりも低い場合、前記燃料電池の実際の発電特性が所定条件を満たさないと判定する発電特性判定手段と、アイドル（アイドリング、暖機運転）停止条件が成立したか否かを判定するアイドル停止判定手段と、前記反応ガス流路に掃気ガスを供給して掃気する掃気手段と、を備え、前記発電特性判定手段により前記燃料電池の発電特性が所定条件を満たさないと判定された場合であって、前記アイドル停止判定手段によりアイドル停止条件が成立したと判定されたとき、前記掃気手段により掃気することを特徴とする燃料電池システムである。 As means for solving the above-mentioned problems, the present invention has a reaction gas channel through which a reaction gas flows, and a fuel cell that generates electric power when the reaction gas is supplied to the reaction gas channel, and the fuel cell. Power generation characteristic storage means for storing the normal power generation characteristics of the fuel cell, and when the actual power generation characteristics of the fuel cell are lower than a predetermined level based on the normal power generation characteristics, the actual power generation characteristics of the fuel cell do not satisfy a predetermined condition A power generation characteristic determining means for determining; an idle stop determining means for determining whether or not an idle (idling, warm-up operation) stop condition is satisfied; and a scavenging means for supplying a scavenging gas to the reaction gas flow path for scavenging. The power generation characteristic determination means determines that the power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition, and the idle stop determination means determines that the power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition. If it is determined enacted as a fuel cell system, characterized in that scavenging by the scavenging unit.

このような燃料電池システムによれば、（１）発電特性判定手段により燃料電池の発電特性が所定条件を満たさないと判定された場合であって、（２）アイドル停止判定手段によりアイドル停止条件が成立したと判定されたとき、掃気手段が燃料電池の反応ガス流路を掃気することによって、燃料電池の発電特性（出力）を速やかに復帰（回復）させ、燃料電池システムを好適に起動することができる。 According to such a fuel cell system, (1) when the power generation characteristic determination means determines that the power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy the predetermined condition, (2) the idle stop condition is determined by the idle stop determination means. When it is determined that the fuel cell system is established, the scavenging means scavenges the reaction gas flow path of the fuel cell, thereby quickly returning (recovering) the power generation characteristics (output) of the fuel cell, and suitably starting the fuel cell system. Can do.

また、このような燃料電池システムによれば、発電特性判定手段は、現在発電する燃料電池の実際の発電特性が、発電特性記憶手段に記憶された正常発電特性（後記する実施形態では学習ＩＶ（電流、電圧））に基づく所定レベル（後記する実施形態では学習ＩＶの９０％）よりも低い場合、所定条件を満たさないと判定することができる。 In addition, according to such a fuel cell system, the power generation characteristic determination unit is configured to obtain the normal power generation characteristic stored in the power generation characteristic storage unit (in the embodiment described later, learning IV ( If it is lower than a predetermined level based on (current, voltage)) (90% of learning IV in the embodiment described later), it can be determined that the predetermined condition is not satisfied.

また、前記燃料電池システムにおいて、システム温度を検出する温度検出手段を備え、システム停止時、前記発電特性判定手段が前記燃料電池の実際の発電特性は所定条件を満たしていないと判定している場合、前記掃気手段は停止時掃気を実行し、前記発電特性判定手段が前記燃料電池の実際の発電特性は所定条件を満たしていると判定している場合、前記掃気手段は停止時掃気を実行せず、システム停止時において前記掃気手段が前記停止時掃気を実行した場合、システム停止中に前記温度検出手段の検出するシステム温度が所定温度以下になっても前記掃気手段は停止中掃気を実行せず、システム停止時において前記掃気手段が前記停止時掃気を実行していない場合、システム停止中に前記温度検出手段の検出するシステム温度が所定温度以下になったとき、前記掃気手段は停止中掃気を実行することが好ましい。 The fuel cell system further includes a temperature detection unit that detects a system temperature, and when the system is stopped, the power generation characteristic determination unit determines that the actual power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition. When the scavenging means performs scavenging during stoppage, and when the power generation characteristic determination means determines that the actual power generation characteristics of the fuel cell satisfy a predetermined condition, the scavenging means performs scavenging during stoppage. First, when the scavenging means executes the scavenging during stoppage of the system, the scavenging means does not perform scavenging during stoppage even if the system temperature detected by the temperature detection means falls below a predetermined temperature during the system stoppage. If the scavenging means does not execute the scavenging when the system is stopped, the system temperature detected by the temperature detecting means during the system stop is predetermined. When it becomes less degrees, the scavenging means is preferably to perform the stopped scavenging.

本発明によれば、好適に起動可能な燃料電池システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which can be started suitably can be provided.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照して説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図２は、図１に示すＩＶ特性記憶部に記憶された燃料電池のＩＶ曲線である。図３は、本実施形態に係る燃料電池システムの停止時の動作を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る燃料電池システムの起動時の動作を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to the present embodiment. FIG. 2 is an IV curve of the fuel cell stored in the IV characteristic storage unit shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an operation when the fuel cell system according to this embodiment is stopped. FIG. 4 is a flowchart showing the operation at the start-up of the fuel cell system according to this embodiment. FIG. 5 is a time chart showing an operation example of the fuel cell system according to the present embodiment.

≪燃料電池システムの構成≫
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池システムＳは、燃料電池自動車に搭載されたシステムであり、この燃料電池自動車は燃料電池２の発電電力によって電動の走行モータ５１を駆動し、走行するようになっている。燃料電池システムＳは、燃料電池２と、燃料電池２に対して水素（燃料ガス、反応ガス）を供給・排出するアノード系１０と、燃料電池２に対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を供給・排出するカソード系２０と、燃料電池２の掃気時に掃気ガス（空気）をカソード系２０からアノード系１０に導く掃気系４０と、燃料電池２の出力端子に接続した電力消費系５０と、燃料電池２のカソードから排出されたガス（以下、カソードオフガス）の温度を温度センサ６１等と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。 ≪Configuration of fuel cell system≫
As shown in FIG. 1, the fuel cell system S according to the present embodiment is a system mounted on a fuel cell vehicle. The fuel cell vehicle drives an electric travel motor 51 with the generated power of the fuel cell 2, It is supposed to run. The fuel cell system S includes a fuel cell 2, an anode system 10 that supplies and discharges hydrogen (fuel gas, reaction gas) to the fuel cell 2, and oxygen-containing air (oxidant gas, A cathode system 20 that supplies and discharges (reactive gas), a scavenging system 40 that guides the scavenging gas (air) from the cathode system 20 to the anode system 10 when scavenging the fuel cell 2, and power consumption connected to the output terminal of the fuel cell 2 The system 50 mainly includes a temperature sensor 61 and the like for the temperature of gas discharged from the cathode of the fuel cell 2 (hereinafter referred to as cathode off-gas), and an ECU 70 (Electronic Control Unit) for electronically controlling them. ing.

＜燃料電池＞
燃料電池２（燃料電池スタック）は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、電解質膜３の両面をアノード（燃料極）およびカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、で構成されている。セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に反応ガスを供給するための溝や、全ての単セルに水素、酸素を導くための貫通孔などが形成されており、これら溝などがアノード側流路４、カソード側流路５（反応ガス流路）となっている。すなわち、アノード側流路４には燃料ガスとしての水素が流通し、この流通する水素が各アノードに供給されるようになっている。一方、カソード側流路５には、酸化剤ガスとして酸素を含む空気が流通し、この流通する空気が各カソードに供給されるようになっている。 <Fuel cell>
The fuel cell 2 (fuel cell stack) is a solid polymer fuel cell configured by stacking a plurality of single cells. The single cell is composed of an MEA (Membrane Electrode Assembly) in which both surfaces of the electrolyte membrane 3 are sandwiched between an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode), and a pair of separators that sandwich the MEA. Yes. In the separator, a groove for supplying a reaction gas to the entire surface of the MEA constituting each single cell and a through hole for introducing hydrogen and oxygen to all the single cells are formed. A side channel 4 and a cathode side channel 5 (reactive gas channel) are provided. That is, hydrogen as a fuel gas flows through the anode-side flow path 4, and this flowing hydrogen is supplied to each anode. On the other hand, air containing oxygen as an oxidant gas flows through the cathode-side flow path 5, and the flowing air is supplied to each cathode.

そして、燃料電池２のアノードに水素が、カソードに酸素を含む空気が、それぞれ供給されると、アノード、カソードに含まれる触媒（Ｐｔなど）上で電気化学反応が起こり、その結果、各単セルで電位差が発生するようになっている。そして、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池２に対して、走行モータ５１などの外部負荷から電力要求があると、燃料電池２が発電するようになっている。なお、このように発電すると、燃料電池２は自己発熱する。 When hydrogen is supplied to the anode of the fuel cell 2 and air containing oxygen is supplied to the cathode, an electrochemical reaction occurs on a catalyst (such as Pt) contained in the anode and cathode. As a result, each single cell A potential difference is generated. When there is a power request from an external load such as the traveling motor 51 for the fuel cell 2 in which a potential difference has occurred in each single cell in this way, the fuel cell 2 generates power. Note that the fuel cell 2 generates heat when it generates electricity in this way.

＜アノード系＞
アノード系１０は、水素が貯蔵された水素タンク１１と、遮断弁１２と、パージ弁１３と、を主に備えている。水素タンク１１は配管１１ａを介して遮断弁１２に接続しており、遮断弁１２は配管１２ａを介してアノード側流路４に接続している。また、遮断弁１２は、ＥＣＵ７０の運転制御部７１と接続しており、運転制御部７１により適宜に制御される。そして、遮断弁１２が開かれると、水素が水素タンク１１からアノード側流路４に供給されるようになっている。なお、配管１２ａには減圧弁（図示しない）が設けられており、水素が所定圧力に減圧される。 <Anode system>
The anode system 10 mainly includes a hydrogen tank 11 in which hydrogen is stored, a shut-off valve 12, and a purge valve 13. The hydrogen tank 11 is connected to the shut-off valve 12 via a pipe 11a, and the shut-off valve 12 is connected to the anode-side flow path 4 via the pipe 12a. The shutoff valve 12 is connected to the operation control unit 71 of the ECU 70 and is appropriately controlled by the operation control unit 71. When the shutoff valve 12 is opened, hydrogen is supplied from the hydrogen tank 11 to the anode-side flow path 4. In addition, the piping 12a is provided with a pressure reducing valve (not shown), and hydrogen is depressurized to a predetermined pressure.

一方、アノード側流路４の下流側は、配管１３ａ、パージ弁１３を介して、外気に開放されている。配管１３ａの途中は、配管１３ｂによって配管１２ａ上に設けられたエゼクタ（図示しない）と接続している。パージ弁１３は運転制御部７１と接続しており、適宜に開閉されるようになっている。さらに説明すると、通常時、パージ弁１３は閉じられ、燃料電池２から配管１３ａに排出された未反応の水素を含むアノードオフガス（水素オフガス）が配管１３ｂを介して配管１２ａに戻され、その結果、水素が循環するようになっている。一方、掃気時（後記する復帰掃気を含む）、パージ弁１３は開かれ、掃気ガスおよび水が外部に排出されるようになっている。 On the other hand, the downstream side of the anode-side flow path 4 is open to the outside air via the pipe 13 a and the purge valve 13. The middle of the pipe 13a is connected to an ejector (not shown) provided on the pipe 12a by the pipe 13b. The purge valve 13 is connected to the operation control unit 71 and is appropriately opened and closed. More specifically, the purge valve 13 is normally closed, and the anode offgas (hydrogen offgas) containing unreacted hydrogen discharged from the fuel cell 2 to the pipe 13a is returned to the pipe 12a through the pipe 13b. , Hydrogen is circulated. On the other hand, during scavenging (including return scavenging described later), the purge valve 13 is opened so that scavenging gas and water are discharged to the outside.

＜カソード系＞
カソード系２０は、コンプレッサ２１（スーパーチャージャ）を主に備えている。コンプレッサ２１は配管２１ａを介してカソード側流路５に接続しており、コンプレッサ２１が作動すると、外部の空気が取り込まれ、カソード側流路５に送られるようになっている。コンプレッサ２１は、運転制御部７１と接続しており、その回転速度などが適宜に制御されるようになっている。また、コンプレッサ２１は、アイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５はコンプレッサ２１の出力を監視するようになっている。さらに、配管２１ａには、加湿器（図示しない）が設けられており、カソード側流路５に供給される空気が加湿されるようになっている。ただし、掃気時は加湿されない設定となっている。 <Cathode system>
The cathode system 20 mainly includes a compressor 21 (supercharger). The compressor 21 is connected to the cathode-side flow path 5 via a pipe 21 a. When the compressor 21 is activated, external air is taken in and sent to the cathode-side flow path 5. The compressor 21 is connected to the operation control unit 71, and the rotational speed thereof is appropriately controlled. The compressor 21 is connected to an idle stop determination unit 75, and the idle stop determination unit 75 monitors the output of the compressor 21. Further, the pipe 21a is provided with a humidifier (not shown) so that the air supplied to the cathode side flow path 5 is humidified. However, it is set not to be humidified during scavenging.

一方、カソード側流路５の下流側は、配管２２ａを介して、外気に開放されている。そして、この配管２２ａ内は、発電時はカソード側流路５から排出されたカソードオフガス（空気オフガス）が流通し、掃気時は掃気ガスおよび水が流通し、その下流側で排出されるようになっている。 On the other hand, the downstream side of the cathode side flow path 5 is open to the outside air via the pipe 22a. In the pipe 22a, cathode offgas (air offgas) discharged from the cathode-side flow path 5 flows during power generation, and scavenging gas and water flow during scavenging and are discharged downstream. It has become.

＜掃気系＞
掃気系４０は、運転制御部７１により適宜に開／閉される開閉弁４１を備えている。そして、カソード系２０の配管２１ａとアノード系１０の配管１２ａとは、配管４１ａ、開閉弁４１、配管４１ｂによって接続されており、燃料電池２の掃気時に開閉弁４１が開かれると、掃気ガス（非加湿の空気）がカソード系２０からアノード系１０に導かれるようになっている。なお、本実施形態において、特許請求の範囲における掃気手段は、コンプレッサ２１と、配管２１ａと、掃気系４０とを備えて構成されている。 <Scavenging system>
The scavenging system 40 includes an on-off valve 41 that is appropriately opened / closed by the operation control unit 71. The pipe 21a of the cathode system 20 and the pipe 12a of the anode system 10 are connected by a pipe 41a, an on-off valve 41, and a pipe 41b. When the on-off valve 41 is opened when scavenging the fuel cell 2, the scavenging gas ( Non-humidified air) is led from the cathode system 20 to the anode system 10. In the present embodiment, the scavenging means in the claims includes a compressor 21, a pipe 21a, and a scavenging system 40.

＜電力消費系＞
電力消費系５０は、燃料電池２の出力端子（図示しない）に接続しており、燃料電池２で発生した電力を消費する系である。電力消費系５０は、燃料電池自動車を走行させる走行モータ５１（外部負荷）と、ＶＣＵ５２（Voltage Control Unit）と、キャパシタ５３（蓄電器）と、電流計５４（出力検知手段）と、電圧計５５（出力検知手段）と、を主に備えている。 <Power consumption system>
The power consumption system 50 is connected to an output terminal (not shown) of the fuel cell 2 and is a system that consumes the power generated in the fuel cell 2. The power consuming system 50 includes a travel motor 51 (external load) for driving a fuel cell vehicle, a VCU 52 (Voltage Control Unit), a capacitor 53 (capacitor), an ammeter 54 (output detection means), and a voltmeter 55 ( Output detection means).

走行モータ５１は、ＶＣＵ５２を介して燃料電池２の出力端子に接続している。キャパシタ５３は、ＶＣＵ５２と走行モータ５１との間で、走行モータ５１と並列に接続されている。そして、キャパシタ５３は、その内部に蓄えた電力を走行モータ５１に供給することで燃料電池２を補助したり、燃料電池２の余剰電力を内部に蓄えるようになっている。また、走行モータ５１はアイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５は走行モータ５１の出力を監視している。さらに、キャパシタ５３もアイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５はキャパシタ５３の端子間電圧（残量）を監視している。 The travel motor 51 is connected to the output terminal of the fuel cell 2 via the VCU 52. The capacitor 53 is connected in parallel with the traveling motor 51 between the VCU 52 and the traveling motor 51. The capacitor 53 assists the fuel cell 2 by supplying the electric power stored therein to the traveling motor 51, and stores the surplus electric power of the fuel cell 2 therein. The traveling motor 51 is connected to an idle stop determination unit 75, and the idle stop determination unit 75 monitors the output of the traveling motor 51. Further, the capacitor 53 is also connected to the idle stop determination unit 75, and the idle stop determination unit 75 monitors the voltage (remaining amount) between the terminals of the capacitor 53.

ＶＣＵ５２は、燃料電池２の出力電流や出力電圧を制御する電流電圧制限器である。言い換えると、ＶＣＵ５２は、電流を適宜に取り出すことによって燃料電池２を発電させる機器である。このようなＶＣＵ５２は、例えば、コンタクタ（リレー）、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを備えている。そして、ＶＣＵ５２は、運転制御部７１と接続しており、運転制御部７１からの指令値に従って、出力電流および出力電圧が制御される。すなわち、例えば、運転制御部７１が出力電流を０にすれば、燃料電池２が発電しない設定となっている。 The VCU 52 is a current / voltage limiter that controls the output current and output voltage of the fuel cell 2. In other words, the VCU 52 is a device that generates power from the fuel cell 2 by appropriately taking out current. Such a VCU 52 includes, for example, a contactor (relay), a DC-DC converter, and the like. The VCU 52 is connected to the operation control unit 71, and the output current and the output voltage are controlled according to the command value from the operation control unit 71. That is, for example, if the operation control unit 71 sets the output current to 0, the fuel cell 2 is set not to generate power.

電流計５４は、燃料電池２とＶＣＵ５２との間で、燃料電池２（燃料電池スタック全体）の出力電流を検出可能なように適所に設けられている。そして、電流計５４はＥＣＵ７０のＩＶ判定部７３と接続しており、ＩＶ判定部７３は燃料電池２の実際の出力電流を監視するようになっている。電圧計５５は、燃料電池２とＶＣＵ５２との間で、燃料電池２（燃料電池スタック全体）の出力電圧を検知可能なように適所に設けられている。そして、電圧計５５はＥＣＵ７０のＩＶ判定部７３と接続しており、ＩＶ判定部７３は実際の出力電圧を監視するようになっている。この他、電流計５４および電圧計５５を、燃料電池２を構成する単セル毎に設けてもよい。 The ammeter 54 is provided at an appropriate position between the fuel cell 2 and the VCU 52 so that the output current of the fuel cell 2 (the entire fuel cell stack) can be detected. The ammeter 54 is connected to the IV determination unit 73 of the ECU 70, and the IV determination unit 73 monitors the actual output current of the fuel cell 2. The voltmeter 55 is provided at an appropriate position so that the output voltage of the fuel cell 2 (the entire fuel cell stack) can be detected between the fuel cell 2 and the VCU 52. The voltmeter 55 is connected to the IV determination unit 73 of the ECU 70, and the IV determination unit 73 monitors the actual output voltage. In addition, an ammeter 54 and a voltmeter 55 may be provided for each single cell constituting the fuel cell 2.

＜温度センサ等＞
温度センサ６１（温度検出手段）は、カソード系２０の配管２２ａに設けられており、配管２２ａ内の温度を、燃料電池システムＳの温度（以下、システム温度）として検出するセンサである。つまり、温度センサ６１は、燃料電池２の発電中はカソードオフガスの温度を、掃気中は押し出された水を含む掃気ガスの温度を、停止中は配管２２ａ内を滞留するガスの温度を検出するようになっている。
そして、温度センサ６１はＥＣＵ７０の温度判定部７２と接続しており、温度判定部７２はシステム温度を、燃料電池２の発電中、掃気中はもちろん発電停止中も監視するようになっている。 <Temperature sensor, etc.>
The temperature sensor 61 (temperature detection means) is provided in the piping 22a of the cathode system 20, and is a sensor that detects the temperature in the piping 22a as the temperature of the fuel cell system S (hereinafter, system temperature). That is, the temperature sensor 61 detects the temperature of the cathode offgas during power generation of the fuel cell 2, the temperature of the scavenging gas containing the extruded water during scavenging, and the temperature of the gas staying in the pipe 22a during the stop. It is like that.
The temperature sensor 61 is connected to a temperature determination unit 72 of the ECU 70, and the temperature determination unit 72 monitors the system temperature during power generation and scavenging as well as during power generation stop of the fuel cell 2.

電力要求手段６２は、燃料電池自動車のアクセルペダルや車内エアコンなどからの電力要求量を取りまとめ、燃料電池２（ＥＣＵ７０）に対して電力を要求する手段である。電力要求手段６２はＥＣＵ７０のアイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５は電力の要求があるか否かを検知するようになっている。 The electric power request means 62 is means for collecting electric power request amounts from an accelerator pedal of a fuel cell vehicle, an in-vehicle air conditioner, etc., and requesting electric power from the fuel cell 2 (ECU 70). The power request means 62 is connected to an idle stop determination unit 75 of the ECU 70, and the idle stop determination unit 75 detects whether or not there is a request for power.

ＩＧ６３は、燃料電池システムＳ（燃料電池自動車）の起動スイッチであり、運転席周りに配設されている。そして、ＩＧ６３は、ＥＣＵ７０の運転制御部７１およびアイドル停止判定部７５と接続しており、運転制御部７１およびアイドル停止判定部７５はＩＧ６３のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。 The IG 63 is a start switch of the fuel cell system S (fuel cell vehicle) and is arranged around the driver's seat. The IG 63 is connected to the operation control unit 71 and the idle stop determination unit 75 of the ECU 70, and the operation control unit 71 and the idle stop determination unit 75 detect an ON / OFF signal of the IG 63.

車速センサ６４は、燃料電池自動車の車速を検出するセンサであり、適所に設けられている。そして、車速センサ６４は、アイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５は車速を検知するようになっている。
ブレーキペダル６５は、燃料電池自動車を制動するためのペダルであり、適所に設けられている。そして、ブレーキペダル６５は、アイドル停止判定部７５と接続しており、アイドル停止判定部７５はブレーキペダル６５が踏まれているか否かを検知するようになっている。 The vehicle speed sensor 64 is a sensor that detects the vehicle speed of the fuel cell vehicle, and is provided at an appropriate position. The vehicle speed sensor 64 is connected to the idle stop determination unit 75, and the idle stop determination unit 75 detects the vehicle speed.
The brake pedal 65 is a pedal for braking the fuel cell vehicle, and is provided at an appropriate position. The brake pedal 65 is connected to the idle stop determination unit 75, and the idle stop determination unit 75 detects whether or not the brake pedal 65 is depressed.

＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などから構成されている。ＥＣＵ７０は、運転制御部７１（運転制御手段）と、温度判定部７２（温度判定手段）と、ＩＶ判定部７３（発電特性判定手段）と、ＩＶ特性記憶部７４（発電特性記憶手段）と、アイドル停止判定部７５（アイドル停止判定手段）と、を主に備えている。 <ECU>
The ECU 70 includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like. The ECU 70 includes an operation control unit 71 (operation control unit), a temperature determination unit 72 (temperature determination unit), an IV determination unit 73 (power generation characteristic determination unit), an IV characteristic storage unit 74 (power generation characteristic storage unit), An idle stop determination unit 75 (idle stop determination means) is mainly provided.

［運転制御部］
運転制御部７１は、カソード系２０のコンプレッサ２１と接続しており、コンプレッサ２１の作動（回転速度など）を適宜に制御するようになっている。具体的には、運転制御部７１には、「通常運転条件」と燃料電池２の起動を促進させる「低温運転条件」とが設定されており、温度判定部７２等からの指示に基づいて、「通常運転条件」と「低温運転条件」とを適宜に切り替えてコンプレッサ２１を制御するようになっている。 [Operation control unit]
The operation control unit 71 is connected to the compressor 21 of the cathode system 20 and appropriately controls the operation (rotational speed, etc.) of the compressor 21. Specifically, in the operation control unit 71, “normal operation conditions” and “low temperature operation conditions” for promoting the start of the fuel cell 2 are set, and based on an instruction from the temperature determination unit 72 and the like, The compressor 21 is controlled by appropriately switching between “normal operation conditions” and “low temperature operation conditions”.

ここで、「通常運転条件」とは、燃料電池２の暖機が完了している状態での運転条件を意味し、コンプレッサ２１を通常の回転速度（起動時における回転速度として予め設定されている所定の回転速度）で通常に作動させて、燃料電池２に通常流量・通常圧力で空気（通常用反応ガス）を供給し、燃料電池２を通常に発電させる運転条件である。
これに対し、「低温運転条件」とは、燃料電池２の暖機中の運転条件を意味し、コンプレッサ２１を前記通常の回転速度より高い回転速度で作動させて、燃料電池２に、前記通常流量より多い流量・前記通常圧力より高い圧力で空気（低温用反応ガス）を供給し、燃料電池２を高発電させる運転条件である。 Here, the “normal operation condition” means an operation condition in a state where the warm-up of the fuel cell 2 is completed, and the compressor 21 is set in advance as a normal rotation speed (a rotation speed at the time of startup). This is an operating condition in which the fuel cell 2 is normally operated at a predetermined rotational speed), and air (normal reaction gas) is supplied to the fuel cell 2 at a normal flow rate and normal pressure, so that the fuel cell 2 normally generates power.
On the other hand, the “low temperature operation condition” means an operation condition during the warm-up of the fuel cell 2, and the compressor 21 is operated at a higher rotational speed than the normal rotational speed, so This is an operating condition in which air (low-temperature reaction gas) is supplied at a flow rate higher than the flow rate and a pressure higher than the normal pressure to cause the fuel cell 2 to generate high power.

したがって、燃料電池２の低温運転条件における自己発熱量は、通常運転条件における自己発熱量より高くなる。そして、このように自己発熱量を高めることで、燃料電池２が速やかに暖機し、その起動が促進されるようになっている。すなわち、運転制御部７１は、「通常運転条件」と「低温運転条件」とを適宜に切り替えて、燃料電池２の自己発熱量を制御し、燃料電池２の起動を促進するようになっている。 Therefore, the self-heating amount of the fuel cell 2 under the low temperature operation condition is higher than the self-heating amount under the normal operation condition. And by raising the self-heating amount in this way, the fuel cell 2 is quickly warmed up, and its start-up is promoted. That is, the operation control unit 71 appropriately switches between “normal operation conditions” and “low temperature operation conditions” to control the self-heat generation amount of the fuel cell 2 and promote the start-up of the fuel cell 2. .

また、運転制御部７１は、燃料電池システムＳの停止中に５℃以下を経験した場合、ＦｌａｇＡを立てる設定となっている（ＦｌａｇＡ←１）。そして、燃料電池システムＳの起動時に、ＦｌａｇＡが１であることを確認すると、ＦｌａｇＡをリセットする設定となっている（ＦｌａｇＡ←０）。 Further, the operation control unit 71 is set to set Flag A when it experiences 5 ° C. or less while the fuel cell system S is stopped (Flag A ← 1). When it is confirmed that FlagA is 1 when the fuel cell system S is activated, FlagA is set to be reset (FlagA ← 0).

さらに、運転制御部７１は、燃料電池システムＳの起動時に、ＦｌａｇＡが１である場合、復帰掃気の要求があることに対応するＦｌａｇＢを立てる設定となっている（ＦｌａｇＢ←１）。そして、復帰掃気の完了・不要時に、ＦｌａｇＢをリセットする設定となっている（ＦｌａｇＢ←０）。
ここで、「復帰掃気」とは、ＩＧ６３がＯＮされて燃料電池システムＳ起動した後、ＩＧ５２がＯＦＦされるまでの間に、発電する燃料電池２の実際のＩＶ（出力電流、出力電圧）が学習ＩＶの９０％未満であって、アイドル停止条件が成立した場合に、燃料電池２のＩＶを正常に復帰（回復）させるために実施される掃気である。そして、学習ＩＶ（正常発電特性）とは、前回の発電時に通常運転条件で正常に発電する燃料電池２のＩＶであって、前回の発電時にＩＶ特性記憶部７４に記憶されたものである。 Further, the operation control unit 71 is set to set FlagB corresponding to a request for return scavenging when FlagA is 1 when the fuel cell system S is activated (FlagB ← 1). Then, FlagB is reset when the return scavenging is completed or unnecessary (FlagB ← 0).
Here, “return scavenging” means that the actual IV (output current, output voltage) of the fuel cell 2 that generates power after the IG 63 is turned on and the fuel cell system S is started and before the IG 52 is turned off. The scavenging is performed to restore (recover) the IV of the fuel cell 2 normally when the learning IV is less than 90% and the idle stop condition is satisfied. The learning IV (normal power generation characteristic) is the IV of the fuel cell 2 that normally generates power under normal operating conditions during the previous power generation, and is stored in the IV characteristic storage unit 74 during the previous power generation.

さらにまた、運転制御部７１は、コンプレッサ２１の他に、遮断弁１２、パージ弁１３、開閉弁４１およびＶＣＵ５２と接続しており、これらを適宜に制御し、通常掃気または復帰掃気を実施する機能と、内部クロックを併用して復帰掃気が完了したか否かを判定する機能とを有している。 Furthermore, the operation control unit 71 is connected to the shut-off valve 12, the purge valve 13, the on-off valve 41, and the VCU 52 in addition to the compressor 21, and controls these appropriately to perform normal scavenging or return scavenging. And a function of determining whether or not the return scavenging is completed using an internal clock.

［温度判定部］
温度判定部７２は、温度センサ６１を介してシステム温度を監視しており、温度判定を行う部分ある。具体的には、温度判定部７２は、燃料電池システムＳの停止中に、システム温度が５℃（所定温度）以下に達したことがあるか否かを判定する機能を備えている。また、温度判定部７２は、燃料電池システムＳの起動時に、通常運転条件または低温運転条件で燃料電池２が発電する間、システム温度が５℃以上であるか否かを判定する機能を備えている。 [Temperature judgment unit]
The temperature determination unit 72 monitors the system temperature via the temperature sensor 61 and performs temperature determination. Specifically, the temperature determination unit 72 has a function of determining whether the system temperature has reached 5 ° C. (predetermined temperature) or less while the fuel cell system S is stopped. The temperature determination unit 72 has a function of determining whether the system temperature is 5 ° C. or higher while the fuel cell 2 generates power under normal operation conditions or low temperature operation conditions when the fuel cell system S is started. Yes.

［ＩＶ判定部］
ＩＶ判定部７３は、燃料電池２のＩＶ（発電特性）が、回復したか否かを判定する機能を備えている。具体的には、ＩＶ判定部７３は、電流計５４および電圧計５５を介して取得した現在発電する燃料電池２の実際のＩＶが、学習ＩＶ曲線Ｃ０に基づくＩＶの９０％（所定レベル）以上であるか否かを判定することで、回復したか否かを判定するようになっている。
また、ＩＶ判定部７３は、復帰掃気が完了し、通常運転条件で正常に発電する燃料電池２の出力電流および出力電圧に基づくＩＶ曲線を、学習ＩＶ曲線Ｃ０（正常発電特性）としてＩＶ特性記憶部７４に記憶する機能を備えている。なお、学習ＩＶ曲線Ｃ０の記憶は、例えば内部クロックを併用して定期的に行われる。 [IV determination unit]
The IV determination unit 73 has a function of determining whether or not the IV (power generation characteristics) of the fuel cell 2 has recovered. Specifically, the IV determination unit 73 determines that the actual IV of the currently generated fuel cell 2 acquired via the ammeter 54 and the voltmeter 55 is 90% (predetermined level) or more of the IV based on the learning IV curve C0. By determining whether or not, it is determined whether or not it has been recovered.
Further, the IV determination unit 73 stores the IV characteristic based on the output current and output voltage of the fuel cell 2 that normally generates power under normal operating conditions after the return scavenging is completed as a learning IV curve C0 (normal power generation characteristic). The function of storing in the unit 74 is provided. Note that the learning IV curve C0 is stored periodically using, for example, an internal clock.

［ＩＶ特性記憶部］
ＩＶ特性記憶部７４には、図２に示すように、予め複数のＩＶ曲線（発電特性）が記憶されている。
ここで、燃料電池２は、例えば、その暖機が不十分であったり、総発電時間が長く劣化すると、その出力が下がる傾向、つまり、図２において、ＩＶ曲線が下がる傾向を有している。逆に、暖機が十分であったり、総発電時間が短いと、その出力が上がる、つまり、ＩＶ曲線が上がる傾向を有している。また、燃料電池２は、その状態に応じたＩＶ曲線上の出力電流・出力電圧で発電する特性を有している。このような燃料電池２の特性を考慮した上で、各種予備試験、シミュレーション等を行うことで、複数のＩＶ曲線が求められる。そして、発電する燃料電池２の出力電流、出力電圧を検出すれば、現在どのようなＩＶ曲線上で燃料電池２が発電しているか推定できるようなっている。
また、ＩＶ特性記憶部７４には、前回の発電時において、通常運転条件で正常に発電する燃料電池２の学習ＩＶ曲線Ｃ０が記憶される設定となっている。 [IV characteristic storage unit]
As shown in FIG. 2, the IV characteristic storage unit 74 stores a plurality of IV curves (power generation characteristics) in advance.
Here, for example, when the warm-up is insufficient or the total power generation time is deteriorated for a long time, the output of the fuel cell 2 tends to decrease, that is, the IV curve in FIG. 2 tends to decrease. . Conversely, if the warm-up is sufficient or the total power generation time is short, the output increases, that is, the IV curve tends to increase. Further, the fuel cell 2 has a characteristic of generating power with an output current / output voltage on an IV curve corresponding to the state. In consideration of such characteristics of the fuel cell 2, a plurality of IV curves are obtained by performing various preliminary tests, simulations, and the like. Then, by detecting the output current and output voltage of the fuel cell 2 that generates power, it is possible to estimate on which IV curve the fuel cell 2 is currently generating power.
Further, the IV characteristic storage unit 74 is configured to store a learning IV curve C0 of the fuel cell 2 that normally generates power under normal operation conditions during the previous power generation.

［アイドル停止判定部］
アイドル停止判定部７５は、アイドル停止条件が成立したか否かを判定する機能と、アイドル停止中に電力要求があるか否かを判定する機能と、を備えている。具体的な判定方法については、燃料電池システムＳの動作において説明する。 [Idle stop determination unit]
The idle stop determination unit 75 has a function of determining whether an idle stop condition is satisfied and a function of determining whether there is a power request during idle stop. A specific determination method will be described in the operation of the fuel cell system S.

≪燃料電池システムの動作≫
次に、本実施形態に係る燃料電池システムＳの動作について、図３および図４を参照して説明する。なお、ＩＧ６３がＯＦＦされると、図３のフローチャートに示す制御を行い、一方、ＩＧ６３がＯＮされると、図４のフローチャートに示す制御を行う。また、図３または図４のフローチャートに従って制御中に、ＩＧ６３がＯＮ／ＯＦＦされると、その途中であっても、対応するフローチャートに移行する設定となっている。以下、燃料電池システムＳの停止時、起動時の順で説明する。 ≪Operation of fuel cell system≫
Next, the operation of the fuel cell system S according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. When the IG 63 is turned off, the control shown in the flowchart of FIG. 3 is performed. On the other hand, when the IG 63 is turned on, the control shown in the flowchart of FIG. 4 is performed. In addition, when the IG 63 is turned ON / OFF during the control according to the flowchart of FIG. 3 or FIG. Hereinafter, the fuel cell system S will be described in the order of stopping and starting.

＜燃料電池システムの停止時＞
図３に示すように、例えば、燃料電池自動車を停止させるために、ＩＧ６３がＯＦＦされると（スタート）、運転制御部７１はＩＧ６３からのＯＦＦ信号を受けた後、遮断弁１２を閉じると共に、ＶＣＵ５２を制御して燃料電池２の出力電流を０にし、燃料電池システムＳの発電を停止させる（Ｓ１０１）。 <When the fuel cell system is stopped>
As shown in FIG. 3, for example, when the IG 63 is turned off (start) in order to stop the fuel cell vehicle, the operation control unit 71 receives the OFF signal from the IG 63 and then closes the shut-off valve 12. The VCU 52 is controlled to set the output current of the fuel cell 2 to 0, and the power generation of the fuel cell system S is stopped (S101).

ステップＳ１０２において、運転制御部７１は、復帰掃気が要求されているか否かに対応するＦｌａｇＢ（要求なし：ＦｌａｇＢ＝０、要求あり：ＦｌａｇＢ＝１）が立っているか否かを判定する。そして、「ＦｌａｇＢ＝１」であり、復帰掃気が要求されていると判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進む。一方、「ＦｌａｇＢ＝１」でない、つまり、復帰掃気が要求されていないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、コンプレッサ２１を停止し、ステップＳ１０４に進む。 In step S102, the operation control unit 71 determines whether FlagB (no request: FlagB = 0, request: FlagB = 1) corresponding to whether return scavenging is requested or not is set. If it is determined that “FlagB = 1” and that the return scavenging is requested (S102 / Yes), the process proceeds to step S103. On the other hand, if it is not “FlagB = 1”, that is, it is determined that the return scavenging is not requested (No in S102), the compressor 21 is stopped and the process proceeds to Step S104.

ステップＳ１０３において、運転制御部７１は復帰掃気を実施する。なお、この復帰掃気は、ＩＧ６３のＯＮ時であって、アイドル停止条件が成立し、かつ、燃料電池２実際のＩＶが学習ＩＶの９０％未満である場合に実施する復帰掃気と同様、燃料電池２のＩＶ特性を回復させることを目的として行われる。 In step S103, the operation control unit 71 performs return scavenging. This return scavenging is the same as the return scavenging performed when the IG 63 is ON, the idle stop condition is satisfied, and the actual IV of the fuel cell 2 is less than 90% of the learning IV. The purpose is to restore the IV characteristic of 2.

具体的には、運転制御部７１は、コンプレッサ２１の回転速度を復帰掃気に対応した所定回転速度に高めると共に、パージ弁１３および開閉弁４１を開く。これにより、コンプレッサ２１からアノード側流路４およびカソード側流路５に、掃気ガス（非加湿の空気）が送られ、アノード側流路４およびカソード側流路５が掃気される。このようにＩＧ６３がＯＦＦされた時に、復帰掃気に対応するＦｌａｇＢが立っている場合、復帰掃気を行うことにより、燃料電池２内の水が排出されるため、次回の起動時において、アノード側流路４に水素が、カソード側流路５に空気が、それぞれ供給されやすくなり、その結果、燃料電池２が好適に発電しやすくなる。
所定時間後、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を停止させ、パージ弁１３および開閉弁４１を閉じて、復帰掃気を終了し、ステップＳ１０４に進む。 Specifically, the operation control unit 71 increases the rotational speed of the compressor 21 to a predetermined rotational speed corresponding to the return scavenging, and opens the purge valve 13 and the on-off valve 41. As a result, scavenging gas (non-humidified air) is sent from the compressor 21 to the anode-side channel 4 and the cathode-side channel 5, and the anode-side channel 4 and the cathode-side channel 5 are scavenged. When FlagB corresponding to the return scavenging is standing when the IG 63 is turned off in this way, the water in the fuel cell 2 is discharged by performing the return scavenging. Hydrogen is easily supplied to the channel 4 and air is supplied to the cathode-side channel 5, and as a result, the fuel cell 2 can easily generate power appropriately.
After a predetermined time, the operation control unit 71 stops the compressor 21, closes the purge valve 13 and the on-off valve 41, ends the return scavenging, and proceeds to step S104.

ステップＳ１０４において、温度判定部７２は、温度センサ６１が検出するシステム温度（配管２２ａ内の温度）が５℃以下であるか否かを判定する。
「システム温度≦５℃」であると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、温度判定部７２は運転制御部７１にこの判定結果を送る。そして、ステップＳ１０５において、運転制御部７１は、燃料電池システムＳが５℃以下を経験したことに対応するＦｌａｇＡ（経験なし：ＦｌａｇＡ＝０、経験あり：ＦｌａｇＡ＝１）を立てて（ＦｌａｇＡ←１）、ステップＳ１０６に進む。このように５℃以下を経験した場合にＦｌａｇＡを立てることにより、その後の燃料電池システムＳの起動時において、システム温度が５℃を超えていても、５℃以下を経験したことが記憶され、この記憶に基づいて各種処理（復帰掃気）をすることができる。なお、このように５℃以下を経験する場合は、例えば、夜間に燃料電池自動車が放置され、そのシステム温度が低下した場合等が挙げられる。 In step S104, the temperature determination unit 72 determines whether or not the system temperature (temperature in the pipe 22a) detected by the temperature sensor 61 is 5 ° C. or less.
When it is determined that “system temperature ≦ 5 ° C.” (S104 / Yes), the temperature determination unit 72 sends the determination result to the operation control unit 71. In step S105, the operation control unit 71 sets FlagA (no experience: FlagA = 0, with experience: FlagA = 1) corresponding to that the fuel cell system S experienced 5 ° C. or less (FlagA ← 1). ), The process proceeds to step S106. Thus, by setting Flag A when experiencing 5 ° C. or less, it is remembered that when the fuel cell system S was subsequently started, even when the system temperature exceeded 5 ° C., it experienced 5 ° C. or less. Various processing (returning scavenging) can be performed based on this memory. In addition, when experiencing below 5 degreeC in this way, the case where the fuel cell vehicle is left at night and the system temperature falls is mentioned, for example.

一方、「システム温度≦５℃」でない、つまり「システム温度＞５℃」であると判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、温度判定部７２はステップＳ１０４の判定を繰り返す。
なお、このような温度判定部７２による温度判定は、燃料電池システムＳの停止中に随時行ってもよいし、停止中にタイマなどにより定期的に行ってもよい。その他、停止中における温度変化を記憶手段（図示しない）で記憶し、起動時に記憶手段に記憶されたデータを参照して、温度判定を行ってもよい。 On the other hand, when it is determined that “system temperature ≦ 5 ° C.” is not satisfied, that is, “system temperature> 5 ° C.” (No in S104), the temperature determination unit 72 repeats the determination in step S104.
Such temperature determination by the temperature determination unit 72 may be performed at any time while the fuel cell system S is stopped, or may be periodically performed by a timer or the like while the fuel cell system S is stopped. In addition, the temperature change during the stop may be stored in the storage unit (not shown), and the temperature determination may be performed with reference to the data stored in the storage unit at the time of activation.

ステップＳ１０６において、運転制御部７１は、ＦｌａｇＢが１であるか否かについて判定する。「ＦｌａｇＢ＝１」であると判定した場合（Ｓ１０６・Ｙｅｓ）、エンドに進み、燃料電池システムＳの停止時における制御を終了する。一方、「ＦｌａｇＢ＝１」でないと判定した場合（Ｓ１０６・Ｎｏ）、温度判定部７２はこの判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ１０７に進む。 In step S 106, the operation control unit 71 determines whether FlagB is 1. If it is determined that “FlagB = 1” (Yes in S106), the process proceeds to the end, and the control when the fuel cell system S is stopped is terminated. On the other hand, when it determines with it not being "FlagB = 1" (S106 * No), the temperature determination part 72 sends this determination result to the operation control part 71, and progresses to step S107.

ステップＳ１０７において、運転制御部７１は、コンプレッサ２１の回転速度を通常掃気に対応した所定回転速度に高めると共に、パージ弁１３および開閉弁４１を開く。これにより、コンプレッサ２１からアノード側流路４およびカソード側流路５に、掃気ガス（非加湿の空気）が送られ、アノード側流路４およびカソード側流路５が掃気される。所定時間後、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を停止させ、パージ弁１３および開閉弁４１を閉じ、掃気を終了し、エンドに進む。
また、このようにＦｌａｇＢが０であるため、ステップＳ１０２の判定がＮｏとなったため、ステップＳ１０３の復帰掃気を経由せず、システム温度が５℃以下となった場合のみに、ステップＳ１０６の通常掃気を実施するため、ステップＳ１０３の掃気とステップＳ１０６の掃気とが重複することを避けることができる。これにより、コンプレッサ２１の作動にかかる消費電力を抑えることができる。 In step S107, the operation control unit 71 increases the rotational speed of the compressor 21 to a predetermined rotational speed corresponding to normal scavenging, and opens the purge valve 13 and the on-off valve 41. As a result, scavenging gas (non-humidified air) is sent from the compressor 21 to the anode-side channel 4 and the cathode-side channel 5, and the anode-side channel 4 and the cathode-side channel 5 are scavenged. After a predetermined time, the operation control unit 71 stops the compressor 21, closes the purge valve 13 and the on-off valve 41, ends scavenging, and proceeds to the end.
Since FlagB is 0 in this way, the determination in Step S102 is No, so that the normal scavenging in Step S106 is performed only when the system temperature is 5 ° C. or less without going through the return scavenging in Step S103. Therefore, it is possible to avoid the scavenging in step S103 and the scavenging in step S106 from overlapping. Thereby, the power consumption concerning the action | operation of the compressor 21 can be suppressed.

＜燃料電池システムの起動時＞
次に、燃料電池システムＳの起動時について、図４を主に参照して説明する。
例えば、燃料電池自動車を起動（始動）させるために、ＩＧ６３がＯＮされると、図４に示すフローチャートに従って動作がスタートする。 <When starting up the fuel cell system>
Next, the startup of the fuel cell system S will be described with reference mainly to FIG.
For example, when the IG 63 is turned on to start (start) the fuel cell vehicle, the operation starts according to the flowchart shown in FIG.

ステップＳ２０１において、運転制御部７１は、燃料電池システムＳの発電停止中に、５℃以下の経験があるか否かについて判定する。具体的には、運転制御部７１は、ＦｌａｇＡが１であるか否かについて判定する。
「ＦｌａｇＡ＝１」であり、５℃以下の経験があると判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、ＦｌａｇＡに０を代入してリセットし（Ｓ２０２）、復帰掃気の要求に対応するＦｌａｇＢに１を代入して立てた後（Ｓ２０３）、ステップＳ２０４に進む。
一方、「ＦｌａｇＡ＝１」でなく、５℃以下の経験がないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｎｏ）、ステップＳ２０４に進む。 In step S 201, the operation control unit 71 determines whether or not there is an experience of 5 ° C. or less during the power generation stop of the fuel cell system S. Specifically, the operation control unit 71 determines whether or not FlagA is 1.
If it is determined that “FlagA = 1” and there is experience of 5 ° C. or less (S201 / Yes), 0 is substituted into FlagA to reset (S202), and 1 is substituted into FlagB corresponding to the request for return scavenging. After standing up (S203), the process proceeds to step S204.
On the other hand, when it is determined that “Flag A = 1” and there is no experience of 5 ° C. or less (No in S201), the process proceeds to Step S204.

ステップＳ２０４において、運転制御部７１は、復帰掃気の要求に対応するＦｌａｇＢが１であるか否かを判定する。「ＦｌａｇＢ＝１」であると判定した場合（Ｓ２０４・Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に進む。一方、「ＦｌａｇＢ＝１」でないと判定した場合（Ｓ２０４・Ｎｏ）、ステップＳ２２２に進む。 In step S 204, the operation control unit 71 determines whether FlagB corresponding to the request for return scavenging is 1. If it is determined that “FlagB = 1” (S204 / Yes), the process proceeds to step S205. On the other hand, if it is determined that “FlagB = 1” is not satisfied (S204, No), the process proceeds to step S222.

ステップＳ２０５において、温度判定部７２は、温度センサ６１を介して検出される実際のシステム温度が５℃以上であるか否かを判定する。「システム温度≧５℃」であると判定した場合（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、その判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ２０６に進む。一方、「システム温度≧５℃」でないと判定した場合（Ｓ２０５・Ｎｏ）、その判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ２０７に進む。 In step S 205, the temperature determination unit 72 determines whether or not the actual system temperature detected via the temperature sensor 61 is 5 ° C. or higher. When it determines with it being "system temperature> = 5 degreeC" (S205 * Yes), the determination result is sent to the operation control part 71, and it progresses to step S206. On the other hand, when it determines with it not being "system temperature> = 5 degreeC" (S205 * No), the determination result is sent to the operation control part 71, and it progresses to step S207.

ステップＳ２０６において、運転制御部７１は、遮断弁１２を開き、アノード側流路４に水素を供給する。これと並行して、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を通常運転条件で作動させ、カソード側流路５に通常の流量で空気（通常用反応ガス）を供給する。そして、運転制御部７１は、ＶＣＵ５２を制御して、燃料電池２から電流を取り出し、燃料電池２を通常運転条件で発電させる。そして、ステップＳ２０８に進む。 In step S 206, the operation control unit 71 opens the shut-off valve 12 and supplies hydrogen to the anode side flow path 4. In parallel with this, the operation control unit 71 operates the compressor 21 under normal operating conditions, and supplies air (normal reaction gas) to the cathode-side channel 5 at a normal flow rate. Then, the operation control unit 71 controls the VCU 52 to extract current from the fuel cell 2 and cause the fuel cell 2 to generate power under normal operating conditions. Then, the process proceeds to step S208.

ステップＳ２０７において、運転制御部７１は、ステップＳ２０６と同様にして、燃料電池２を発電させる。ただし、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を通常運転条件よりも回転速度の高い低温運転条件で作動させ、前記通常運転条件における流量よりも多い流量で空気（低温用反応ガス）を供給する。そして、運転制御部７１はＶＣＵ５２を制御し、自己発熱量が通常運転条件よりも高い低温運転条件で、燃料電池２を発電させる。そして、ステップＳ２０８に進む。 In step S207, the operation control unit 71 generates power in the fuel cell 2 in the same manner as in step S206. However, the operation control unit 71 operates the compressor 21 under a low temperature operation condition having a higher rotational speed than the normal operation condition, and supplies air (low temperature reaction gas) at a flow rate higher than the flow rate under the normal operation condition. Then, the operation control unit 71 controls the VCU 52 to generate power in the fuel cell 2 under a low temperature operation condition in which the self-heating value is higher than the normal operation condition. Then, the process proceeds to step S208.

ステップＳ２０８において、ＩＶ判定部７３は、通常運転条件または低温運転条件で発電する燃料電池２の現在における実際のＩＶが、ＩＶ特性記憶部７４に記憶された学習ＩＶの９０％以上であるか否かについて判定する。なお、学習ＩＶは、前回発電時において、通常運転条件で正常に発電する燃料電池２のＩＶが記憶されたものである。
具体的には、ＩＶ判定部７３は、電流計５４および電圧計５５を介して、燃料電池２の現在における実際の出力電流および出力電圧を、少なくとも１点、本実施形態では複数点（例えば図２に示すＰ１、Ｐ２の部分）にてサンプリングする。そして、ＩＶ判定部７３は、サンプリングした出力電流および出力電圧と、ＩＶ特性記憶部７４に記憶された複数のＩＶ曲線とに基づいて、現在発電する燃料電池２の推定ＩＶ曲線（例えば、推定ＩＶ曲線Ｃ１、推定ＩＶ曲線Ｃ２）を推定する。 In step S 208, the IV determination unit 73 determines whether or not the actual actual IV of the fuel cell 2 that generates power under the normal operation condition or the low temperature operation condition is 90% or more of the learning IV stored in the IV characteristic storage unit 74. Determine whether or not. Note that the learning IV stores the IV of the fuel cell 2 that normally generates power under normal operation conditions during the previous power generation.
Specifically, the IV determination unit 73 supplies at least one actual output current and output voltage of the fuel cell 2 via the ammeter 54 and the voltmeter 55, and a plurality of points (for example, FIG. (P1 and P2 shown in FIG. 2). Based on the sampled output current and output voltage and a plurality of IV curves stored in the IV characteristic storage unit 74, the IV determination unit 73 estimates the estimated IV curve (for example, estimated IV) of the fuel cell 2 that currently generates power. Curve C1, estimated IV curve C2) is estimated.

次いで、ＩＶ判定部７３は、推定ＩＶ曲線（例えば、推定ＩＶ曲線Ｃ１、推定ＩＶ曲線Ｃ２）と、学習ＩＶである学習ＩＶ曲線Ｃ０とを比較し、推定ＩＶ曲線Ｃ１（現在のＩＶ）が学習ＩＶ曲線Ｃ０の９０％以上であると判定した場合（Ｓ２０８・Ｙｅｓ）、ステップＳ２１７に進む。なお、推定ＩＶ曲線Ｃ１が学習ＩＶ曲線Ｃ０の９０％以上であるとは、例えば、推定ＩＶ曲線Ｃ１の任意点における出力電力（Ｉ×Ｖ）が、学習ＩＶ曲線Ｃ０の任意点における出力電力（Ｉ×Ｖ）の９０％以上であることを意味する。
一方、ＩＶ判定部７３は、推定ＩＶ曲線Ｃ２（現在のＩＶ）が学習ＩＶ曲線Ｃ０（学習ＩＶ）の９０％未満であると判定した場合（Ｓ２０８・Ｎｏ）、ステップＳ２０９に進む。 Next, the IV determination unit 73 compares the estimated IV curve (for example, the estimated IV curve C1 and the estimated IV curve C2) with the learning IV curve C0 that is the learning IV, and the estimated IV curve C1 (current IV) is learned. When it determines with it being 90% or more of IV curve C0 (S208 * Yes), it progresses to step S217. The estimated IV curve C1 is 90% or more of the learning IV curve C0. For example, the output power (I × V) at an arbitrary point of the estimated IV curve C1 is equal to the output power at an arbitrary point of the learning IV curve C0 ( It means 90% or more of (I × V).
On the other hand, if the IV determination unit 73 determines that the estimated IV curve C2 (current IV) is less than 90% of the learning IV curve C0 (learning IV) (S208, No), the process proceeds to step S209.

ステップＳ２０９において、アイドル停止判定部７５は、アイドル停止条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、アイドル停止判定部７５は、ＩＧ６３のＯＮ信号を検知している状態で、電力要求手段６２から電力要求がない場合、アイドル停止条件は成立していると判定し（Ｓ２０９・Ｙｅｓ）、この判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ２１０に進む。
ここで、アイドル停止条件が成立する場合とは、例えば、車速センサ６４により検出された車速が所定速度未満あり、コンプレッサ２１および走行モータ５１の出力が所定出力未満であり、ブレーキペダル６５が踏まれている状態で、キャパシタ５３の端子間電圧が所定電圧以上である（キャパシタ５３が好適に充電されている）場合であって、アクセルペダルや車内エアコンなどの電力要求手段６２から電力要求がない場合等が挙げられる。 In step S209, the idle stop determination unit 75 determines whether an idle stop condition is satisfied. Specifically, the idle stop determination unit 75 determines that the idle stop condition is satisfied when there is no power request from the power requesting means 62 while detecting the ON signal of the IG 63 (S209 · Yes). ), The determination result is sent to the operation control unit 71, and the process proceeds to step S210.
Here, when the idle stop condition is satisfied, for example, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 64 is less than a predetermined speed, the outputs of the compressor 21 and the traveling motor 51 are less than a predetermined output, and the brake pedal 65 is depressed. When the voltage between the terminals of the capacitor 53 is equal to or higher than the predetermined voltage (the capacitor 53 is preferably charged), and there is no power request from the power requesting means 62 such as an accelerator pedal or a vehicle air conditioner. Etc.

一方、アイドル停止判定部７５は、ＩＧ６３のＯＮ信号を検知している状態で、例えば、電力要求手段６２であるアクセルペダルが踏まれ、電力要求がある場合、アイドル停止条件が成立していないと判定し（Ｓ２０９・Ｎｏ）、ステップＳ２０４に進む。アイドル停止条件が成立していない場合とは、燃料電池２が連続的に発電している場合である。 On the other hand, when the idle stop determination unit 75 detects the ON signal of the IG 63 and, for example, an accelerator pedal as the power request means 62 is stepped on and there is a power request, the idle stop condition is not satisfied. It judges (S209 * No) and progresses to Step S204. The case where the idle stop condition is not satisfied is a case where the fuel cell 2 continuously generates power.

ステップＳ２１０において、運転制御部７１は遮断弁１２を閉じ、燃料電池２への水素供給を遮断する。
次いで、ステップＳ２１１において、運転制御部７１は復帰掃気を実施する。具体的には、運転制御部７１は、ＶＣＵ５２を制御して電流の取り出しを停止し、燃料電池２の発電を停止させる。そして、運転制御部７１は、コンプレッサ２１の回転速度を復帰掃気に対応した回転速度に高めると共に、開閉弁４１およびパージ弁１３を開き、アノード側流路４およびカソード側流路５に掃気ガスを送る。そうすると、掃気ガスによって、アノード側流路４およびカソード側流路５が復帰掃気される。
このように、現在のＩＶがＩＶ学習値の９０％未満であって（Ｓ２０８・Ｎｏ）、アイドル停止条件が成立した場合（Ｓ２０９・Ｙｅｓ）、コンプレッサ２１を停止させずに作動させ、復帰掃気することにより、燃料電池２の出力を速やかに回復させることができる。そして、ステップＳ２１２に進む。 In step S 210, the operation control unit 71 closes the shutoff valve 12 and shuts off the hydrogen supply to the fuel cell 2.
Next, in step S211, the operation control unit 71 performs return scavenging. Specifically, the operation control unit 71 controls the VCU 52 to stop the extraction of current and stop the power generation of the fuel cell 2. Then, the operation control unit 71 increases the rotation speed of the compressor 21 to a rotation speed corresponding to the return scavenging, opens the on-off valve 41 and the purge valve 13, and supplies the scavenging gas to the anode side channel 4 and the cathode side channel 5. send. Then, the scavenging gas causes the anode side channel 4 and the cathode side channel 5 to return and scavenge.
As described above, when the current IV is less than 90% of the IV learning value (No in S208) and the idle stop condition is satisfied (Yes in S209), the compressor 21 is operated without being stopped and the return scavenging is performed. As a result, the output of the fuel cell 2 can be quickly recovered. Then, the process proceeds to step S212.

ステップＳ２１２において、運転制御部７１は、復帰掃気が完了したか否かを判定する。例えば、運転制御部７１は、内蔵するクロックによって、復帰掃気の時間を計測し、この計測した時間と予め記憶された所定時間とを比較して、復帰掃気が完了したか否かを判定する。そして、復帰掃気は完了したと判定した場合（Ｓ２１２・Ｙｅｓ）、運転制御部７１は開閉弁４１を閉じた後、遮断弁１２を開いて燃料電池２に水素を供給し（Ｓ２１３）、ステップＳ２１４に進む。なお、この復帰掃気を実施する前記所定時間は、燃料電池システムＳの停止時における復帰掃気（Ｓ１０３）、通常掃気（Ｓ１０７）を実施する時間よりも短く設定される。
一方、復帰掃気は完了していないと判定した場合（Ｓ２１２・Ｎｏ）、ステップＳ２１２の判定を繰り返す。 In step S212, the operation control unit 71 determines whether the return scavenging has been completed. For example, the operation control unit 71 measures the return scavenging time using a built-in clock, and compares the measured time with a predetermined time stored in advance to determine whether the return scavenging is completed. If it is determined that the return scavenging has been completed (S212, Yes), the operation control unit 71 closes the on-off valve 41, then opens the shutoff valve 12 to supply hydrogen to the fuel cell 2 (S213), and step S214. Proceed to The predetermined time for performing the return scavenging is set shorter than the time for executing the return scavenging (S103) and the normal scavenging (S107) when the fuel cell system S is stopped.
On the other hand, when it is determined that the return scavenging has not been completed (No in S212), the determination in step S212 is repeated.

ステップＳ２１４において、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を停止する。これにより、アイドル停止が実施される。そして、ステップＳ２１５に進む。 In step S214, the operation control unit 71 stops the compressor 21. Thereby, idle stop is implemented. Then, the process proceeds to step S215.

ステップＳ２１５において、アイドル停止判定部７５は、アクセルペダルなどの電力要求手段６２から発電電力の要求があるか否かについて判定する。電力要求があると判定した場合（Ｓ２１５・Ｙｅｓ）、その判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ２１６に進む。一方、電力要求がないと判定した場合（Ｓ２１５・Ｎｏ）、アイドル停止判定部７５は、ステップＳ２１５の判定を繰り返す。 In step S215, the idle stop determination unit 75 determines whether or not there is a request for generated power from the power request means 62 such as an accelerator pedal. When it determines with there being an electric power request | requirement (S215 * Yes), the determination result is sent to the operation control part 71, and it progresses to step S216. On the other hand, when it determines with there being no electric power request | requirement (S215 * No), the idle stop determination part 75 repeats determination of step S215.

ステップＳ２１６において、運転制御部７１は、燃料電池システムＳを再起動させる。具体的には、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を通常運転条件で作動してカソード側流路５に空気を供給すると共に、ＶＣＵ５２を制御して電流を取り出し、燃料電池２を通常運転条件で発電させる。そして、ステップＳ２０４に進む。 In step S216, the operation control unit 71 restarts the fuel cell system S. Specifically, the operation control unit 71 operates the compressor 21 under normal operating conditions to supply air to the cathode-side flow path 5 and also controls the VCU 52 to extract current, so that the fuel cell 2 is operated under normal operating conditions. Generate electricity. Then, the process proceeds to step S204.

次に、ステップＳ２０８の判定がＹｅｓとなり、ステップＳ２１７に進んだ場合について説明する。なお、ステップＳ２１７に進む場合は、（１）復帰掃気の要求があり（Ｓ２０３）、１回または複数回の復帰掃気を実施したことにより（Ｓ２１１）、燃料電池２のＩＶが学習ＩＶの９０％以上に回復した場合と、（２）復帰掃気の要求があったものの（Ｓ２０３）、その後直ちに燃料電池２のＩＶが回復して学習ＩＶの９０％以上となり、復帰掃気が不要となった場合である。
ステップＳ２１７において、運転制御部７１は、復帰掃気は完了した、または不要であったと判断し、ＦｌａｇＢをリセットする。そして、ステップＳ２１８に進む。 Next, the case where the determination in step S208 is Yes and the process proceeds to step S217 will be described. When the process proceeds to step S217, (1) there is a request for return scavenging (S203), and the IV of the fuel cell 2 is 90% of the learning IV because one or more return scavenging is performed (S211). When recovered to the above, (2) Although there is a request for return scavenging (S203), immediately after that, the IV of the fuel cell 2 recovers to 90% or more of the learning IV, and the return scavenging becomes unnecessary. is there.
In step S217, the operation control unit 71 determines that the return scavenging is completed or unnecessary, and resets FlagB. Then, the process proceeds to step S218.

ステップＳ２１８において、アイドル停止判定部７５は、ステップＳ２０９と同様に、アイドル停止条件が成立したか否かを判定する。
アイドル停止判定部７５は、アイドル停止条件は成立していると判定した場合（Ｓ２１８・Ｙｅｓ）、この判定結果を運転制御部７１に送る。そして、ステップＳ２１９において、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を停止すると共に、ＶＣＵ５２を制御して燃料電池２の発電を停止し、アイドル停止を実施し、ステップＳ２２０に進む。
一方、アイドル停止判定部７５が、アイドル停止条件は成立していないと判定した場合（Ｓ２１８・Ｎｏ）、ステップＳ２０４に進む。 In step S218, the idle stop determination unit 75 determines whether or not an idle stop condition is satisfied, as in step S209.
When it is determined that the idle stop condition is satisfied (Yes in S218), the idle stop determination unit 75 sends the determination result to the operation control unit 71. In step S219, the operation control unit 71 stops the compressor 21, controls the VCU 52 to stop the power generation of the fuel cell 2, performs idle stop, and proceeds to step S220.
On the other hand, when the idle stop determination unit 75 determines that the idle stop condition is not satisfied (No in S218), the process proceeds to step S204.

ステップＳ２２０において、アイドル停止判定部７５は、ステップＳ２１５と同様に、電力要求手段６２から電力要求があるか否かについて判定する。電力要求があると判定した場合（Ｓ２２０・Ｙｅｓ）、その判定結果を運転制御部７１に送り、ステップＳ２２１に進む。一方、電力要求がないと判定した場合（Ｓ２２０・Ｎｏ）、アイドル停止判定部７５は、ステップＳ２２０の判定を繰り返す。
ステップＳ２２１において、運転制御部７１は、ステップＳ２１６と同様に、燃料電池システムＳを再起動させる。そして、ステップＳ２０４に進む。 In step S220, the idle stop determination unit 75 determines whether or not there is a power request from the power request unit 62, as in step S215. When it determines with there being an electric power request | requirement (S220 * Yes), the determination result is sent to the operation control part 71, and it progresses to step S221. On the other hand, when it determines with there being no electric power request | requirement (S220 * No), the idle stop determination part 75 repeats determination of step S220.
In step S221, the operation control unit 71 restarts the fuel cell system S in the same manner as in step S216. Then, the process proceeds to step S204.

次に、復帰掃気が完了（または不要）しＦｌａｇＢが０となった場合や、停止中に５℃以下を経験しておらず（Ｓ２０１・Ｎｏ）、ステップＳ２０４の判定がＮｏとなって、ステップＳ２２２に進んだ場合について説明する。
ステップＳ２２２において、運転制御部７１は、コンプレッサ２１を通常運転条件で作動させ、空気を通常の流量でカソード側流路５に供給し、燃料電池２を通常運転条件で発電させる。そして、ステップＳ２２３に進む。 Next, when the return scavenging is completed (or unnecessary) and Flag B becomes 0, or when the stop scavenging has not experienced 5 ° C. or less (No in S201), the determination in step S204 is No, and the step The case where it progresses to S222 is demonstrated.
In step S222, the operation control unit 71 operates the compressor 21 under normal operating conditions, supplies air to the cathode-side flow path 5 at a normal flow rate, and causes the fuel cell 2 to generate power under normal operating conditions. Then, the process proceeds to step S223.

ステップＳ２２３において、ＩＶ判定部７３は、通常運転条件で発電する燃料電池２の現在のＩＶに基づいて、正常発電特性である学習ＩＶ曲線（学習ＩＶ）を適宜に推定し、この学習ＩＶ曲線をＩＶ特性記憶部７４に記憶する。そして、ステップＳ２０４に進む。 In step S223, the IV determination unit 73 appropriately estimates a learning IV curve (learning IV) that is a normal power generation characteristic based on the current IV of the fuel cell 2 that generates power under normal operation conditions, and uses this learning IV curve. Store in the IV characteristic storage unit 74. Then, the process proceeds to step S204.

≪燃料電池システムの一動作例≫
次に、燃料電池システムＳの一動作例を、図５を主に参照して説明する。ここでは、ＦｌａｇＡおよびＦｌａｇＢがそれぞれ０状態で、通常運転条件で発電する燃料電池２を停止させた後、再び起動させる場合について説明する。 ≪Example of fuel cell system operation≫
Next, an operation example of the fuel cell system S will be described with reference mainly to FIG. Here, a case will be described in which FlagA and FlagB are each in the 0 state, and the fuel cell 2 that generates power under normal operating conditions is stopped and then restarted.

図５に示すように、燃料電池自動車を停止させるため、ＩＧ６３がＯＦＦされると、燃料電池２は発電停止となる（Ｓ１０１）。なお、ＩＧ６３がＯＦＦされる前に、ＩＶ特性記憶部７４には、通常（正常）運転条件で発電する燃料電池２のＩＶが学習ＩＶ（正常発電特性）として記憶されている（Ｓ２２３）。 As shown in FIG. 5, when the IG 63 is turned OFF to stop the fuel cell vehicle, the fuel cell 2 stops generating power (S101). Note that before the IG 63 is turned off, the IV characteristic storage unit 74 stores the IV of the fuel cell 2 that generates power under normal (normal) operating conditions as a learning IV (normal power generation characteristic) (S223).

このように燃料電池２の発電が停止した場合、ＦｌａｇＢが０であるため（Ｓ１０２・Ｎｏ）、発電停止直後の復帰掃気（Ｓ１０３）は実施されない。その後、システム温度が徐々に低下し、５℃以下に下がると（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＦｌａｇＡが１となり（Ｓ１０５）、通常掃気（図５、符号Ａ参照）が所定時間にて実施される（Ｓ１０７）。 Thus, when the power generation of the fuel cell 2 is stopped, FlagB is 0 (No in S102), so the return scavenging (S103) immediately after the power generation is stopped is not performed. Thereafter, when the system temperature gradually decreases to 5 ° C. or lower (S104 / Yes), FlagA becomes 1 (S105), and normal scavenging (see FIG. 5, reference A) is performed for a predetermined time (S107). ).

その後、システム温度が５℃未満の状態で、燃料電池自動車を始動（起動）させるため、ＩＧ６３がＯＮされると、ＦｌａｇＡはリセットされて０（Ｓ２０２）、ＦｌａｇＢが１となり（Ｓ２０３）、燃料電池２が低温運転条件で発電する（Ｓ２０７）。
その後、ステップＳ２０８・Ｎｏ、Ｓ２０９・Ｎｏ、Ｓ２０４・Ｙｅｓ、Ｓ２０５・Ｎｏ、Ｓ２０７のルートを進み、低温運転条件での燃料電池２の発電が進む。このように発電が進むことによって、燃料電池２の自己発熱によりシステム温度が上昇し、システム温度が５℃以上になると（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、通常運転条件に切り替わり（Ｓ２０６）、コンプレッサ２１の回転速度が低下する。 After that, when the IG63 is turned on to start (start) the fuel cell vehicle with the system temperature below 5 ° C., FlagA is reset to 0 (S202), FlagB is set to 1 (S203), and the fuel cell 2 generates power under low-temperature operation conditions (S207).
After that, the route of steps S208 · No, S209 · No, S204 · Yes, S205 · No, S207 is advanced, and the power generation of the fuel cell 2 under the low temperature operation condition is advanced. As the power generation proceeds in this way, the system temperature rises due to the self-heating of the fuel cell 2 and when the system temperature becomes 5 ° C. or higher (S205 / Yes), the normal operation conditions are switched (S206), and the rotation speed of the compressor 21 Decreases.

このような状態において、燃料電池２の実際のＩＶが学習ＩＶの９０％未満であって（Ｓ２０８・Ｎｏ）、アイドル停止条件が成立したと判定されると（Ｓ２０９・Ｙｅｓ）、復帰掃気（図５、符号Ｂ１参照）が実施される（Ｓ２１１）。なお、復帰掃気が実施される際、運転制御部７１は、ＶＣＵ５２を制御し、燃料電池２からの電流の取り出しを停止するため、燃料電池２は発電停止中となる。一方、運転制御部７１は、復帰掃気に対応して、コンプレッサ２１の回転速度を上昇させる。 In such a state, when the actual IV of the fuel cell 2 is less than 90% of the learning IV (No in S208) and it is determined that the idle stop condition is satisfied (S209 / Yes), the return scavenging (see FIG. 5, reference B1) is performed (S211). Note that when the return scavenging is performed, the operation control unit 71 controls the VCU 52 and stops taking out the current from the fuel cell 2, so that the fuel cell 2 is in the power generation stop state. On the other hand, the operation control unit 71 increases the rotational speed of the compressor 21 in response to the return scavenging.

所定時間経過後、復帰掃気は完了し（Ｓ２１２・Ｙｅｓ）、アイドル停止状態となる（Ｓ２１４）。 After a predetermined time has elapsed, the return scavenging is completed (S212, Yes), and the idle stop state is entered (S214).

その後、電力要求手段６２から電力要求があると（Ｓ２１５・Ｙｅｓ）、燃料電池システムＳが再起動する（Ｓ２１６）。ここで、システム温度は５℃以上であるため（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、コンプレッサ２１は通常運転条件で作動され、燃料電池２は通常運転条件で発電する（Ｓ２０６）。 Thereafter, when there is a power request from the power requesting means 62 (S215 / Yes), the fuel cell system S is restarted (S216). Here, since the system temperature is 5 ° C. or higher (S205 / Yes), the compressor 21 is operated under normal operating conditions, and the fuel cell 2 generates power under normal operating conditions (S206).

その後、現在発電する燃料電池２のＩＶが学習ＩＶの９０％未満であって（Ｓ２０８・Ｎｏ）、アイドル停止条件が成立した場合（Ｓ２０９・Ｙｅｓ）、再び復帰掃気（図５、符号Ｂ２参照）が実施され（Ｓ２１１）、所定時間経過後（Ｓ２１２・Ｙｅｓ）、アイドル停止状態となる（Ｓ２１４）。 After that, when the IV of the fuel cell 2 that is currently generating power is less than 90% of the learning IV (No in S208) and the idle stop condition is satisfied (Yes in S209), the return scavenging is again performed (see reference numeral B2 in FIG. 5). Is implemented (S211), and after a predetermined time has elapsed (S212, Yes), an idle stop state is entered (S214).

その後、電力要求があると（Ｓ２１５・Ｙｅｓ）、再起動する（Ｓ２１６）。そして、通常運転条件での燃料電池２の発電中に、ＩＧ６３がＯＦＦされると、停止時の制御に入る。そして、この停止時の制御では、ＦｌａｇＢが１であるため（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３の復帰掃気が実施される（図５、符号Ｃ参照）。 Thereafter, when there is a power request (S215 / Yes), the system is restarted (S216). When the IG 63 is turned off during the power generation of the fuel cell 2 under normal operating conditions, the control at the time of stop is entered. In the control at the time of stop, since FlagB is 1 (S103 / Yes), the return scavenging in step S103 is performed (see reference C in FIG. 5).

その後、システム温度が５℃以下に低下する前であって、ステップＳ１０４の判定を繰り返す間に、ＩＧ６３がＯＮされると、図４に示す起動時の制御に入る。このとき、ＦｌａｇＢは１のままであり（Ｓ２０４・Ｙｅｓ）、システム温度が５℃以上であるため（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、燃料電池２が通常運転条件で発電する（Ｓ２０６）。次いで、アイドル停止条件が成立すると（Ｓ２０９・Ｙｅｓ）、ステップＳ２１１の復帰掃気が実施される（図５、符号Ｂ３参照）。なお、本実施形態では、この復帰掃気によって、燃料電池２のＩＶは、学習ＩＶの９０％に回復した場合を想定している。 After that, if the IG 63 is turned on before the system temperature is lowered to 5 ° C. or lower and the determination in step S104 is repeated, the control at the time of startup shown in FIG. 4 is started. At this time, FlagB remains 1 (S204 / Yes), and the system temperature is 5 ° C. or higher (S205 / Yes), so the fuel cell 2 generates power under normal operating conditions (S206). Next, when the idle stop condition is satisfied (S209 / Yes), the return scavenging in step S211 is performed (see FIG. 5, reference B3). In the present embodiment, it is assumed that the IV of the fuel cell 2 is restored to 90% of the learning IV by the return scavenging.

この後、電力要求によって（Ｓ２１５・Ｙｅｓ）、燃料電池システムＳが再起動する（Ｓ２１６）。そして、燃料電池２の実際のＩＶが学習ＩＶの９０％以上に回復したため（Ｓ２０８・Ｙｅｓ）、復帰掃気が完了したとして、ＦｌａｇＢはリセットされる（Ｓ２１７）。これにより、ステップＳ２０４の判定がＮｏとなり、燃料電池２が通常運転条件で継続して発電する（Ｓ２２２）。そして、ＦｌａｇＢがリセットされた状態（ＦｌａｇＢ＝０）において、通常運転条件で発電する燃料電池２の現在のＩＶが、学習ＩＶ（正常発電特性）としてＩＶ特性記憶部７４に記憶される（Ｓ２２３）。 Thereafter, the fuel cell system S is restarted (S216) in response to a power request (S215 / Yes). Then, since the actual IV of the fuel cell 2 has recovered to 90% or more of the learning IV (Yes in S208), FlagB is reset assuming that the return scavenging is completed (S217). Thereby, determination of step S204 becomes No and the fuel cell 2 continues to generate electric power under normal operation conditions (S222). Then, in a state where FlagB is reset (FlagB = 0), the current IV of the fuel cell 2 that generates power under normal operating conditions is stored in the IV characteristics storage unit 74 as learning IV (normal power generation characteristics) (S223). .

その後、ＩＧ６３がＯＦＦされると、停止時の制御に入り、燃料電池２の発電が停止する（Ｓ１０１）。そして、ＦｌａｇＢは０であるため（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ステップＳ１０３の復帰掃気は実施されず、ステップＳ１０４の判定を繰り返す。 Thereafter, when the IG 63 is turned off, the control at the time of stop is entered, and the power generation of the fuel cell 2 is stopped (S101). Since FlagB is 0 (No in S102), the return scavenging in Step S103 is not performed, and the determination in Step S104 is repeated.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。
前記した実施形態では、燃料電池システムＳが燃料電池自動車に搭載された場合について例示したが、燃料電池システムの使用態様はこれに限定されず、その他に例えば、家庭用の据え置き型の燃料電池システムであってもよい。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, it can change as follows in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system S is mounted on a fuel cell vehicle is illustrated. However, the usage mode of the fuel cell system is not limited to this, and for example, a stationary fuel cell system for home use. It may be.

前記した実施形態では、燃料電池システムＳの温度を検出する温度検出手段として、カソード系２０の配管２２ａ内の温度をシステム温度として検出する温度センサ６１を採用したが、温度検出手段はこれに限定されず、その他に例えば、燃料電池２の筺体に取り付けられた温度センサや、アノード系１０の配管１３ａに設けられた温度センサや、燃料電池２の過昇温を防止する冷却系（図示しない）のラジエータ液の温度を検出する温度センサや、外気温度を検出する温度センサであってもよく、これらから検出される温度に基づいて、燃料電池システムＳのシステム温度を予測してもよい。すなわち、燃料電池システムＳの温度は、燃料電池システムＳの一部または各所の温度であればよい。
また、このような温度センサを複数使用してもよく、複数の温度センサを使用した場合、例えば検出された少なくとも２つの温度が５℃以下となった場合、システム温度が５℃以下になったと判定するように設定すれば、誤判定を防止できる。 In the above-described embodiment, the temperature sensor 61 that detects the temperature in the pipe 22a of the cathode system 20 as the system temperature is used as the temperature detection unit that detects the temperature of the fuel cell system S. However, the temperature detection unit is not limited thereto. In addition, for example, a temperature sensor attached to the housing of the fuel cell 2, a temperature sensor provided in the pipe 13 a of the anode system 10, and a cooling system (not shown) for preventing the fuel cell 2 from overheating. A temperature sensor for detecting the temperature of the radiator liquid or a temperature sensor for detecting the outside air temperature may be used, and the system temperature of the fuel cell system S may be predicted based on the temperature detected from these. That is, the temperature of the fuel cell system S may be a part of the fuel cell system S or a temperature at various places.
Also, a plurality of such temperature sensors may be used. When a plurality of temperature sensors are used, for example, when at least two detected temperatures are 5 ° C. or lower, the system temperature is 5 ° C. or lower. If it is set so as to make a determination, an erroneous determination can be prevented.

前記した各実施形態において、燃料電池２の自己発熱量を高める低温運転条件とは、コンプレッサ２１を通常の回転速度より高い回転速度で稼動させて、燃料電池２に、通常流量より多い流量・前記通常圧力より高い圧力で空気（低温用反応ガス）を供給し、燃料電池２を高発電させる条件としたが、低温運転条件として、その他に以下を設定することもできる。（１）アノード系１０における水素タンク１１と燃料電池２との間の減圧弁（図示しない）をその二次（下流）側圧力が高まるように制御し、燃料電池２のアノードに高圧の水素ガスが供給されるように設定してもよい。（２）アノード系１０のパージ弁１３を開く間隔を短くし、アノードに供給される水素ガスの濃度が高くなるように設定してもよい。（３）カソード系２０の配管２２ａに設けられた背圧弁（図示しない）をその背圧が高まるように制御し、燃料電池２のカソードに高圧の空気が供給されるように設定してもよい。（４）燃料電池２（スタック）を構成する単セルを保護するためのセル電圧保護閾値を高めるよう設定してもよい。また、これらを複合的に制御する設定としてもよい。 In each of the above-described embodiments, the low temperature operation condition for increasing the self-heat generation amount of the fuel cell 2 means that the compressor 21 is operated at a rotational speed higher than the normal rotational speed, and the fuel cell 2 has a flow rate higher than the normal flow Although air (low-temperature reaction gas) is supplied at a pressure higher than the normal pressure to make the fuel cell 2 generate high power, the following can be set as other low-temperature operating conditions. (1) A pressure reducing valve (not shown) between the hydrogen tank 11 and the fuel cell 2 in the anode system 10 is controlled so that the secondary (downstream) side pressure is increased, and a high-pressure hydrogen gas is supplied to the anode of the fuel cell 2. May be set to be supplied. (2) The interval at which the purge valve 13 of the anode system 10 is opened may be shortened so that the concentration of hydrogen gas supplied to the anode is increased. (3) A back pressure valve (not shown) provided in the pipe 22a of the cathode system 20 may be controlled so as to increase the back pressure so that high pressure air is supplied to the cathode of the fuel cell 2. . (4) You may set so that the cell voltage protection threshold value for protecting the single cell which comprises the fuel cell 2 (stack) may be raised. Moreover, it is good also as the setting which controls these collectively.

前記した実施形態では、停止中において低温を経験したか否かの基準となる所定温度を５℃としたが、所定温度は５℃に限定されるものではなく、燃料電池が次回の起動において安定して起動ができなくなり得る温度（燃料電池の通常発電時のシステム温度より低い温度、例えば０℃）を所定温度としてもよい。 In the above-described embodiment, the predetermined temperature, which is a reference for whether or not a low temperature was experienced during the stop, is 5 ° C., but the predetermined temperature is not limited to 5 ° C., and the fuel cell is stable at the next start-up Then, a temperature at which startup is not possible (a temperature lower than the system temperature during normal power generation of the fuel cell, for example, 0 ° C.) may be set as the predetermined temperature.

前記した実施形態では、アノード側流路４およびカソード側流路５の両方を掃気する場合に本発明を適用したが、いずれか一方のみに適用してもよい。 In the above-described embodiment, the present invention is applied when scavenging both the anode-side channel 4 and the cathode-side channel 5, but the present invention may be applied to only one of them.

本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 図１に示すＩＶ特性記憶部に記憶された燃料電池のＩＶ曲線である。It is IV curve of the fuel cell memorize | stored in the IV characteristic memory | storage part shown in FIG. 本実施形態に係る燃料電池システムの停止時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the stop of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの起動時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of starting of the fuel cell system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows one operation example of the fuel cell system concerning this embodiment.

Explanation of symbols

Ｓ燃料電池システム
２燃料電池
４アノード側流路（反応ガス流路）
５カソード側流路（反応ガス流路）
６１温度センサ（温度検出手段）
７０ＥＣＵ
７１運転制御部（運転制御手段）
７２温度判定部（温度判定手段）
７３ＩＶ判定部（発電特性判定手段）
７４ＩＶ特性記憶部（発電特性記憶手段）
７５アイドル停止判定部（アイドル停止判定手段）
S fuel cell system 2 fuel cell 4 anode side flow path (reactive gas flow path)
5 Cathode side channel (reactive gas channel)
61 Temperature sensor (temperature detection means)
70 ECU
71 Operation control unit (operation control means)
72 Temperature determination unit (temperature determination means)
73 IV determination section (power generation characteristic determination means)
74 IV characteristic storage unit (power generation characteristic storage means)
75 Idle stop determination unit (idle stop determination means)

Claims

A fuel cell having a reaction gas flow path through which the reaction gas flows, and generating power by supplying the reaction gas to the reaction gas flow path;
Power generation characteristic storage means for storing normal power generation characteristics of the fuel cell;
When the actual power generation characteristic of the fuel cell is lower than a predetermined level based on the normal power generation characteristic, the power generation characteristic determination unit determines that the actual power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition ;
Idle stop determination means for determining whether or not an idle stop condition is satisfied;
Scavenging means for scavenging by supplying a scavenging gas to the reaction gas flow path;
With
When it is determined by the power generation characteristic determining means that the power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition, and when it is determined by the idle stop determining means that the idle stop condition is satisfied, scavenging by the scavenging means A fuel cell system.

  Temperature detecting means for detecting the system temperature,
  When the system stops
  When the power generation characteristic determination unit determines that the actual power generation characteristic of the fuel cell does not satisfy a predetermined condition, the scavenging unit performs scavenging when stopped,
  When the power generation characteristic determining means determines that the actual power generation characteristic of the fuel cell satisfies a predetermined condition, the scavenging means does not perform the scavenging at the time of stopping,
  When the scavenging means performs the scavenging when the system is stopped, the scavenging means does not perform the scavenging during the stop even if the system temperature detected by the temperature detecting means falls below a predetermined temperature during the system stop,
  If the scavenging means does not perform the scavenging during stoppage when the system is stopped, the scavenging means executes scavenging during stoppage when the system temperature detected by the temperature detection means falls below a predetermined temperature during the system stoppage. Do
  The fuel cell system according to claim 1.